POMIAR NAPIĘCIA POWIERZCHNIOWEGO CIECZY METODĄ KROPLOWĄ
Cel ćwiczenia:
Wyznaczenie wartości współczynnika napięcia powierzchniowego metodą kroplową.
Spis przyrządów:
Zestaw do wyznaczania napięcia powierzchniowego metodą kroplowa, stoper.
Zagadnienia :
1. Oddziaływania międzycząsteczkowe w cieczach
siły spójności;
promień sfery działania.
2. Napięcie powierzchniowe
definicja współczynnika napięcia powierzchniowego.
3. Ciecze zwilżające i niezwilżające.
4. Włoskowatość.
5. Warunek oderwania się kropi cieczy od kapilary.
6. Metody wyznaczanie współczynnika napięcia powierzchniowego.
Literatura:
1. H. Szydłowski, Pracownia fizyczna, PWN, Warszawa, 1994
2. T. Dryński, Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki, PWN, Warszawa, 1978 3. Sz. Szczeniowski, Fizyka doświadczalna, cz. 2, PWN, Warszawa, 1980.
4. I Pracownia Fizyczna. pod red. Cz. Kajtocha, Wydawnictwo Naukowe AP, Kraków 2007
POMIAR NAPIĘCIA POWIERZCHNIOWEGO CIECZY METODĄ KROPLOWĄ
Tok postępowania podczas wykonywania ćwiczenia.
1. Przygotować odpowiednią biuretę, (zgodnie z opisem na płycie czołowej zestawu) i napełnić ją badaną cieczą przy użyciu lejka.
2. Odliczyć 30 kropel badanej cieczy, odczytując z biurety objętość odliczonych kropli (czas formowania się jednej kropli - około 35 sekund – ustawić zaworem biurety). Pomiar powtórzyć trzykrotnie.
3. Wykonać pomiary dla innej ilości kropli.
4. Obliczyć wartość napięcia powierzchniowego na podstawie zależności:
nrf 2
g V
gdzie: V – objętość cieczy, która wyciekła z biurety, g – przyspieszenie ziemskie,
r – promień kapilary (podano na płycie czołowej statywu), f – wartość współczynnika poprawkowego.
– gęstość cieczy, n – ilość kropli
WARTOŚĆ NAPIĘCIA POWIERZCHNIOWEGO
(N/m) w temperaturze 20oC woda – 0,0728 gliceryna – 0,065 nafta – 0,027 aceton – 0,0237 metanol – 0,0226
Współczynniki poprawkowe dla metody kroplowej.
3
v
r f
0,00 (1,0000)
0,30 0,7256
0,35 0,7011
0,40 0,6828
0,45 0,6669
0,50 0,6515
0,55 0,6362
0,60 0,6250
0,65 0,6171
0,70 0,6093
0,75 0,6032
0,80 0,6000
0,85 0,5992
0,90 0,5998
0,95 0,6034
1,00 0,6098
1,05 0,6179
1,10 0,6280
1,15 0,6407
1,20 0,6535
1,225 0,656*
1,25 0,652*
1,30 0,640*
1,35 0,623*
1,40 0,603*
1,45 0,583*
1,50 0,567*
1,55 0,551*
1,60 0,535*
* wartości f są mniej dokładne.
r - promień kapilary (podany na płycie czołowej zestawu pomiarowego) v - objętość pojedynczej kropli
POMIAR NAPIĘCIA POWIERZCHNIOWEGO CIECZY METODĄ ODRYWANIA PIERŚCIENIA
Cel ćwiczenia:
wyznaczenie wartości współczynnika napięcia powierzchniowego metodą odrywanego pierścienia.
Spis przyrządów:
Zestaw do wyznaczania napięcia powierzchniowego metodą odrywanego pierścienia, szalki Petriego, krystalizatory.
Zagadnienia i pytania :
1. Oddziaływania międzycząsteczkowe w cieczach
siły spójności;
promień sfery działania.
2. Napięcie powierzchniowe
definicja współczynnika napięcia powierzchniowego.
3. Ciecze zwilżające i niezwilżające.
4. Włoskowatość.
5. Metody wyznaczanie współczynnika napięcia powierzchniowego.
Literatura:
5. H. Szydłowski, Pracownia fizyczna, PWN, Warszawa, 1994
POMIAR NAPIĘCIA POWIERZCHNIOWEGO CIECZY METODĄ ODRYWANIA PIERŚCIENIA
Rys. 1. Schemat urządzenia do wyznaczania napięcia powierzchniowego.
Rys. 1a. Schemat mocowania sprężyny i wskazówki, oraz zawieszenia pierścienia.
Tok postępowania podczas wykonywania ćwiczenia
.1. Zamocować wybraną sprężynę za pomocą śruby 3 (rys. 1 i rys. 1a).
2. Odczytać wartości F i x zapisane na pokrywce pudełka z elementami zestawu do wyznaczania napięcia metodą odrywanego pierścienia i wyliczyć stałą sprężyny lub wyznaczyć stałą sprężyny (patrz str. 5 - Wyznaczanie stałej sprężyny) przy użyciu koszyczka i odważników 1g, 2g i 5g, na podstawie zależności
x
k F , gdzie k jest stałą sprężyny,
F - działająca siła, x - wydłużenie sprężyny pod działaniem siły F.
Wyniki wpisać do tabeli II.
3. Zawiesić wybrany pierścień (rys. 1 i rys. 1a), włożyć wskazówkę 4 pod pierwszy zwój sprężyny (rys. 1a).
4. Na podstawce pod pierścieniem ustawić dwie szalki.
5. Nalać do wewnętrznej szalki badaną ciecz tak, aby się przelała przez jej krawędzie do większej szalki. Ma to na celu uzyskanie czystej powierzchni badanej cieczy.
6. Opuścić pierścień za pomocą pokrętła 2 (rys. 1) do pełnego zanurzenia w cieczy.
7. Powoli pokręcając pokrętłem 2 ustalić położenie, w którym na pierścień zaczynają działać siły napięcia powierzchniowego (sprężyna zaczyna się wydłużać - wskazówka przestaje się przesuwać na tle skali nr I).
8. Pokrętłem 1 ustawić „0” na skali (nr II).
9. Ponownie wolno pokręcając pokrętłem 2 doprowadzić do oderwania pierścienia od powierzchni cieczy i odczytać na skali nr II wartość wydłużenia x sprężyny.
10. Pomiar powtórzyć 10 razy i wpisać do tabeli I. Określić wartość napięcia powierzchniowego na podstawie zależności:
l 2
x
k σ
gdzie:
k
- stała sprężyny,
x
- wartość średnia wydłużenia sprężyny,l
- obwód pierścienia.Wyznaczanie stałej sprężyny
Rys. 2. Schemat urządzenia do wyznaczania stałej sprężyny.
W celu wyznaczenia stałej sprężyny k, czyli wartości siły przypadającej na jednostkę jej wydłużenia,
x k F
należy:
1. Zamocować sprężynę w przyrządzie za pomocą śruby 3 (rys. 2).
2. Zawiesić na jej haczyku koszyczek do skalowania sprężyny.
3. Do gniazd A i B podłączyć wskaźnik elektroniczny.
4. Przy pomocy pokrętła 2 opuścić sprężynę z koszyczkiem tak, aby nieobciążony koszyczek dotknął powierzchni miedzianej blachy - (zapali się dioda wskaźnika elektronicznego).
5. Pokrętłem 1 ustawić „0” na skali (nr II).
6. Umieścić w koszyczku odważnik 1g i powoli, kręcąc pokrętłem 2
w przeciwnym kierunku, podnosić koszyczek do momentu oderwania się od blachy (zgaśnięcia diody wskaźnika elektronicznego).
7. Odczytać na skali (nr II) wydłużenie sprężyny x.
8. Wykonać pomiary dla odważników 2g i 5g, powtarzając je kilkakrotnie dla każdego odważnika (3 do 5 razy).
Tabele pomiarowe:
Tabela I. Wyznaczanie napięcia powierzchniowego.
Lp. x [m]
x
[m] k [N/mm] F [N] l [m] [N/m] Rodzaj cieczy 1.. . . 10.
Tabela II. Wyznaczanie stałej sprężyny.
Lp. x [m]
x
[m] m[kg] F [N] k [N/mm]1.
. . . 10.
WARTOŚĆ NAPIĘCIA POWIERZCHNIOWEGO
