ФИЗИЧЕСКИЙ ПРАКТИКУМ*

Практическая работа № 4

Тема. Определение коэффициента поверхностного натяжения воды методом отрыва петли

Цель: измерить коэффициент поверхностного натяжения дистиллированной воды.

Приборы и материалы: динамометр типа ДПН с принадлежностями, штатив с муфтой и лапкой, вода дистиллированная.

Теоретические сведения

Свободная поверхность жидкости в состоянии равновесия приближается к минимуму, жидкость будто взимается упругой поверхностной пленкой, чтобы уменьшить свою площадь. С образованием тонкой пленки шириной l (рис. 1) вдоль границы поверхности жидкости действует сила поверхностного натяжения F, модуль которой равен:

где σ - коэффициент поверхностного натяжения; множитель 2 взято том, что пленка имеет две поверхности l.

Рис. 1

Из этой формулы имеем выражение для коэффициента поверхностного натяжения:

Модуль силы поверхностного натяжения F измеряют чувствительным динамометром типа ДПН, ширина пленки равна ширине проволочной петли. Динамометр типа ДПН (рис. 1) состоит из корпуса 3, внутри которого размещена измерительная пружина 5, имеющая прямой конец с открытым крючком 7. Крючок предназначен для соединения петли 8 с измерительной пружиной динамометра. Стрелка 6 предназначена для відлічування показаний по шкале. Исследуемую жидкость наливают в стеклянную чашку 9.

Для измерения поверхностного натяжения проволочную петлю полностью погружают в жидкость, а потом ее медленно вынимают. При этом на петли образуется пленка. Когда сила упругости пружины динамометра по модулю равен силе поверхностного натяжения, пленка разрывается.

ХОД РАБОТЫ

1. Изучите строение динамометра ГПН.

2. Приготовьте прибор к выполнению измерений. Для этого наденьте на открытый крючок 7 петлю 8 (рис. 1). Придерживая установочный винт 1, открутите стопорный винт 2. Вращая стакан 4 и нажимая на головку винта 1, установите стрелку динамометра на нулевое деление шкалы. Закрутите стопорный винт.

3. Налейте в чашку 9 дистиллированной воды и установите ее на подставку 10. Вращая винт держателя 11, поднимите чашку с жидкостью до такого уровня, чтобы петля полностью погрузилась в воду.

4. Медленно опускайте чашку с водой. Для этого выкручивайте винт держателя 11 до тех пор, пока не разорвется пленка жидкости, что тянется за петлей. Отметьте на шкале динамометра силу разрыва пленки.

5. Вычислите поверхностное натяжение по приведенной выше формуле.

6. Повторите измерения три раза, взяв петли разной длины. Вычислите среднее значение коэффициента поверхностного натяжения.

7. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу.

8. Вычислить абсолютную (Δσ) и относительную (εσ) погрешности эксперимента, сравнив полученное среднее значение коэффициента поверхностного натяжения σсер с табличным значением σтабл.

Результаты вычислений занести в таблицу.

9. Сделать вывод о проделанной работе.

Контрольные вопросы

1. От каких величин зависит коэффициент поверхностного натяжения?

2. Почему одни тела смачиваются водой, а другие не смачиваются?

3. Почему опыт проводили не с прямолинейным отрезком проволоки, а с петлей П-образной формы?