Методи вимірювання коефіцієнта поверхневого натягу

Ім'я файлу: Методи визначення коефіцієнта поверхневого натягу рідини.docx
Розширення: docx
Розмір: 1304кб.
Дата: 08.09.2020
скачати

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

«КРИВОРІЗЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»

КРИВОРІЗЬКИЙ ПЕДАГОГІЧНИЙ ІНСТИТУТ

Кафедра фізики

Реєстраційний №_________

«____» ______________20_____р.

КУРСОВА РОБОТА

з загальної фізики

на тему: Методи вимірювання коефіцієнта поверхневого натягу

Студентки 4 курсу групи ФІ-16

факультету ФМФ

напрямку підготовки

Керівник

Здещиц В.М.

доктор технічних наук, професор

Оцінка:

Національна шкала________

Шкала ECTS_____ Кількість балів____

Члени комісії ________ ______________

(підпис) (прізвище та ініціали)

________ ______________

(підпис) (прізвище та ініціали)

________ ______________

(підпис) (прізвище та ініціали)

Кривий Ріг-2019

Зміст

Вступ 3

Розділ 1. Визначення коефіцієнта поверхневого натягу 5

1.1 Явище поверхневого натягу 5

1.2 Методи визначення коефіцієнта поверхневого натягу 8

Висновки до розділу 1 13

2.1 Визначення коефіцієнта поверхневого натягу методом відриву петлі 14

2.2 Методична розробка лабораторної роботи по визначенню коефіцієнту поверхневого натягу рідини 20

Висновки до розділу 2 24

Висновки 25

Література 26

Вступ

У процесі навчання та проведення фізичного практикуму потрібно навчити учнів творчо підходити до дослідницької роботи, правильно вибирати методику експерименту і вимірювальні прилади.

Учні повинні навчитися розуміти і застосовувати теорію досліджуваного явища Свідоме виконання експерименту, уважність і зосередженість на процесі вимірювань, дбайливе ставлення до приладів - необхідні умови успішного проведення досліду . Учень заздалегідь повинен ознайомитися з установкою, на якій йому належить виконувати лабораторну роботу, і зробити орієнтовні вимірювання.

Багато вчителів фізики проводять в даний час ті чи інші роботи, пов'язані з фізичним експериментом: організують практикуми, різні фізичні гуртки, дають домашні експериментальні завдання і т.д. Серед цих різноманітних форм навчання, що призводять до всебічного розвитку учнів, особливо велике значення мають класні лабораторні роботи .

Фронтальний метод постановки лабораторних занять з фізики в середній школі, як відомо, має ряд дуже важливих позитивних сторін. Це перш за все дає можливість тісно пов'язати лабораторні роботи учнів з досліджуваним курсом. Завдяки фронтальному методу лабораторні заняття можуть бути поставлені як введення до того чи іншого розділу курсу, або як ілюстрація до пояснення вчителя, або як повторення і узагальнення пройденого матеріалу .

Таким чином, лабораторний експеримент учнів стає необхідною частиною в процесі навчання, значно допомагає засвоєнню матеріалу, як і демонстраційні досліди.

Тема роботи: «Методи вимірювання коефіцієнту поверхневого натягу»

Мета: вивчення існуючих методів визначення коефіцієнта поверхневого натягу рідин.

Завдання, поставлені для досягнення мети, можуть бути сформовані так:

- поглиблене вивчення явища поверхневого натягу;

- ознайомитися з існуючими методами визначення коефіцієнта поверхневого натягу і виявити ті, які можна використовувати в шкільному курсі;

- відпрацювати методику експериментального визначення коефіцієнта поверхневого натягу води методом компенсації тиску Лапласа.

Об'єкт дослідження: процес навчання фізики в середній школі в області вивчення

будови і властивостей рідини.

Предмет дослідження: експериментальне визначення коефіцієнта поверхневого натягу рідини.

У першому розділі розглядаються: явище поверхневого натягу, експериментальні методи, а у другому наведені експерименти.

Розділ 1. Визначення коефіцієнта поверхневого натягу

1.1 Явище поверхневого натягу

Збільшення вільної поверхні рідини пов'язано з роботою по витягуванню молекул зсередини рідини на поверхню. Збільшення вільної поверхні може бути здійснено різними способами: можна збільшити вільну поверхню рідини, викликаючи хвилі на ній, можна перетворювати сферичні краплі у витягнуті, можна розкидати рідину, можна роздувати всередині рідини бульбашку з повітря і т. д.

У будь-якому випадку проводиться робота по збільшенню поверхні рідини, і отже, завжди повинна бути деяка сила, під дією якої вільна поверхня рідини збільшується. Для цієї роботи і цієї сили найпростіше розглянути випадок, коли ми збільшуємо поверхню рідини, розтягуючи утворену із рідини тонку плівку. В цьому випадку сила, що виробляє роботу по збільшенню обох поверхонь плівки, спрямована уздовж плівки.

Роботу, яку потрібно виконати, щоб збільшити вільну поверхню деякої рідини на

1

, не змінюючи температури рідини, називають поверхневим натягом цієї рідини і зазвичай позначають літерою

. З нашого визначення випливає, що для збільшення вільної поверхні рідини на S

треба виконати роботу

.

Як визначити поверхневий натяг рідини? Нехай нам вдалося виміряти силу F, яку потрібно прикласти до прямолінійної ділянки межі тонкої плівки рідини, щоб рівномірно розтягувати цю плівку (рис.1.1).

Нехай довжина цієї ділянки дорівнює l. При переміщенні цієї ділянки на відстань b буде проведена робота F*b. З іншого боку, буде проведена робота по збільшенню обох поверхонь плівка. Кожна з на збільшиться на величину S=l*b ,відтак, буде проняведена робота 2

S = 2

lb. Прирівнюючи два отримані вирази однієї і тієї роботи, знайдемо:

. (1.1.1)

З цього міркування видно, що поверхневий натяг дорівнює силі, яку потрібно прикласти до 1 см прямолінійної ділянки межі поверхні рідини у напрямку дотичної до поверхні, щоб мало місце рівновага рідини. Вимірювання сили, що діє на межу плівки рідини, дають можливість визначити поверхневий натяг рідини. Простенький прилад для грубих вимірювань такого роду (рис.1.2). Опустимо в воду мідну проволку, вигнуту, як показано на малюнку, зачепимо проволку чутливим пружинним динамометром і будемо дуже повільно, без поштовхів піднімати її вгору. Показання динамометра буде поступово збільшуватися і досягне максимального значення, коли з води з’явиться водяна плівка, що нависла на дротику,

В

ідрахувавши показання динамометра і взявши до уваги вагу проволки знайдемо силу, яка розтягує плівку. При довжині зволікання 5 см ця сила становить близько 700 Дж. Звідси

Крім цього грубого способу існують інші, більш точні способи вимірювання поверхневого натягу різних рідин.

Результати вимірювань поверхневих натягів (таблиця 1 )

Таблиця 1

Рідина	Температура	Поверхневий натяг
Рідина	Температура	ерг/	дж/
Вода (чиста)	20	72,5	0,0725
Розчин мила	20	40	0,040
Спирт	20	22	0,022
Ефір	25	17	0,017
Ртуть	20	470	0,470
Золото (розплавлене)	1130	1102	1,102
Рідкий водень	-253	2,1	0,0021

Звернемо увагу, що у легко випаровуючих рідин (ефіру, спирту) поверхневий натяг, а отже, і молекулярні сили, менше, ніж у рідин нелетких (у ртуті). Дуже малий поверхневий натяг у рідкого водню і, особливо, у рідкого гелію. У рідких металів поверхневий натяг , навпаки, дуже великий. Різниця в поверхневому натягу рідин пояснюється відмінністю в силах зчеплення у різних молекул. Вимірювання поверхневого натягу показують, що поверхневий натяг рідин залежить тільки від природи рідини і від її температури. Воно ніяк не залежить від того, велика поверхня рідини або мала, піддавалася ця поверхня попередньо розтягування чи ні. Іншими словами, робота по витягуванню кожної нової молекули на поверхню ніяк не залежить від того, яка величина цієї поверхні. Це показує, що поверхневий шар рідини не можна уподібнювати тонкій ружній плівці, наприклад гумовій плівці. При розтягуванні гумової плівки в міру збільшення її поверхні розтягуюча сила стає все більше і більше і, отже, робота по збільшенню цієї поверхні на 1

теж збільшується. При збільшенні поверхні рідини нічого подібного не спостерігається. При вимірюванні поверхневого натягу слід дуже уважно спостерігати за тим, щоб рідина була хімічно чистою, бо домішка розчинних в рідині речовин може помітно знизити поверхневий натяг.

Зниження поверхневого натягу рідини при розчиненні в ній домішок можна виявити за допомогою наступного досліду Насиплемо на поверхню води в посудині який-небудь плаваючий на її поверхні порошок. Цим прийомом ми зробимо помітними переміщення поверхневого шару води. Тепер пустимо на поверхню води маленьку краплю мильного розчину (або ефіру). Ми побачимо, що порошок стрімко побіжить від крапельки на всі боки. Це показує, що поверхневий натяг мильного розчину (поблизу краплі) менше, ніж поверхневий натяг чистої води (у країв судини).

Та обставина, що на поверхні води утворюється плівка розчину ефіру (або мила), а отже, молекули води йдуть вглиб, означає, що сили, що втягують молекули води всередину, більше, ніж сили, що втягують молекули ефіру; звідси випливає, що робота з витягування молекул води на поверхню більше, тобто поверхневий натяг чистої води більше поверхневого натягу розчину ефіру (або мила).

1.2 Методи визначення коефіцієнта поверхневого натягу

Способи визначення поверхневого натягу поділяються на статичні і динамічні. У статичних методах поверхневий натяг визначається у поверхні, що сформувалася та знаходиться в рівновазі. До статичних відносяться: метод підняття рідини в капілярі, лежачої краплі, краплі, що обертається, визначення за формою висячої краплі.

Динамічні методи пов'язані з руйнуванням поверхневого шару.

Динамічні методи можуть бути застосовані для визначення рівноважного поверхневого натягу і динамічного поверхневого натягу. Наприклад, для розчину мила після перемішування поверхневий натяг складає величину 58 мДж/м², а після відстоювання — 35 мДж/м². Тобто поверхневий натяг міняється. До встановлення рівноважного стану воно буде динамічним.

До динамічних відносяться: метод відриву кільця, сталагмометричний, або метод підрахунку крапель, максимального тиску бульбашки, метод осцилюючого струменя, метод стоячих хвиль, метод бігучих хвиль, тощо.

Метод відриву петлі

На молекули, що перебувають в поверхневому шарі рідини, діють сили притягання з боку інших молекул, направлені всередину рідини. Щоб молекула вийшла з внутрішніх шарів у поверхневий шар рідини, необхідно виконати роботу проти дії сил молекулярного притягання. В результаті цього молекули поверхневого шару мають надлишок енергії, який називають вільною поверхневою енергією рідини.

П

оверхнева енергія в стані рівноваги рідини прагне до мінімуму, а вільна поверхня рідини намагається скоротитись. При утворенні тонкої плівки рідини шириною l (рис.1.3) вздовж межі поверхні рідини діє сила поверхневого натягу

, модуль якої дорівнює:

F =  2 l, (1.2.1)

де  – коефіцієнт поверхневого натягу. Множник 2 з’являється тому, що плівка має дві поверхні. Звідси:

(1.2.2)

Силу поверхневого натягу F вимірюють чутливим динамометром типу ДПН, а ширину плівки, яка дорівнює ширині дротяної петлі, – вимірювальною лінійкою.

Динамометр типу ДПН складається з корпуса , всередині якого розташована пружина , що закінчується відрізком прямого дроту з гачком. Гачок призначений для з’єднання петлі з пружиною динамометра. Для відліку показів по шкалі динамометра на дроті закріплена стрілка . Досліджувану рідину наливають в скляну чашку . Для вимірювання коефіцієнту поверхневого натягу дротяну петлю повністю занурюють в рідину, а потім повільно витягують з неї. При цьому на петлі утворюється плівка. Коли сила пружності пружини динамометра стане рівна силі поверхневого натягу F, плівка розривається.

Метод важеля при відриву прямолінійного контура (алюмінієвого дроту) від рідини

На молекули, що перебувають в поверхневому шарі рідини, діють сили притягання з боку інших молекул, направлені всередину рідини. Щоб молекула вийшла з внутрішніх шарів у поверхневий шар рідини, необхідно виконати роботу проти дії сил молекулярного притягання. В результаті цього молекули поверхневого шару мають надлишок енергії, який називають вільною поверхневою енергією рідини.

Поверхневий натяг має подвійний фізичний сенс - енергетичний (термодинамічний) і силовий (механічний). Енергетичне (термодинамічне) визначення: поверхневий натяг - це питома робота збільшення поверхні при її розтягуванні за умови постійності температури. Силове (механічне) визначення: поверхневого натягу - це сила, що діє на одиницю довжини лінії, яка обмежує поверхню рідини.

Сила поверхневого натягу направлена по дотичній до поверхні рідини, перпендикулярно до ділянки контуру, на який вона діє і пропорційна довжині цієї ділянки. Коефіцієнт пропорційності - сила, що доводиться на одиницю довжини контуру, - називається коефіцієнтом поверхневого натягу

. Він вимірюється в ньютонах на метр. Але правильніше дати визначення поверхневому натягу, як енергії (Дж) на розрив одиниці поверхні (м²).

Зі збільшенням температури величина поверхневого натягу зменшується і дорівнює нулю при критичній температурі. Зменшується величина поверхневого натягнення рідини і при розчиненні в ній поверхнево-активних речовин, наприклад, прального порошку у воді.

Сам метод полягає у тому що: дріт виконує дві функції: він є вагами і водночас аналогом дротяної рамки, яку зазвичай витягують з води для вимірювання поверхневого натягнення. При торканні води дротом утворюється тонка плівка рідини завширшки х . Вздовж межі поверхні рідини діє сила поверхневого натягу

, модуль якої дорівнює:

(1.2.3)

де  – коефіцієнт поверхневого натягу. Множник 2 з’являється тому, що плівка має дві поверхні.

Нехай т - маса дроту, L = L₁ + L₂ - довжина дроту, т / L — маса одиниці довжини дроту (рис.1.4). Запишемо умову рівноваги дроту щодо краю ємкості, тобто рівність моментів сил:

(1.2.4)

Підставимомаси:

і виразимо коефіцієнт поверхневого натягу

. Вимірювання і обчислення спростяться, якщо вода змочуватиме всю довжину

. Тоді остаточно отримаємо

. (1.2.5)

Метод відриву крапель

Вільна поверхня будь–якої рідини перебуває в особливому напруженому стані і, до деякої міри, нагадує собою тонку натягнуту плівку. Утворення поверхневої плівки як в рідинах, так і в твердих тілах, − результат дії молекулярних сил.

Якщо молекула перебуває всередині рідини, то на неї з усіх сторін в рівній мірі діють сусідні молекули і рівнодійна всіх молекулярних сил дорівнює нулю (додаток 6. Якщо молекула перебуває поблизу поверхні рідини на відстані, меншій радіуса дії молекулярних сил, то притягання молекул, що лежать нижче, переважає над притяганням молекул, що лежать вище, і рівнодійна всіх молекулярних сил буде направлена вниз – всередину рідини. Чим ближче молекула до поверхні рідини, тим більшою буде ця сила. Якщо молекула перебуває на самій поверхні рідини, то сили молекулярного притягання направлені тільки по поверхні і всередину рідини. Складові молекулярних сил, що направлені по поверхні, намагаються скоротити площу поверхні рідини і утворюють так званий поверхневий натяг. Уявно розділимо поверхню рідини довільною лінією довжиною l. Тоді сила зчеплення між обома частинами поверхні, що виникає внаслідок взаємного притягання молекул, які перебувають по обидві сторони від лінії, буде тим більшою, чим довшою буде лінія, тобто сила поверхневого натягу буде прямо пропорційна довжині лінії:

, (1.2.6)

звідки

. (1.2.7)

Коефіцієнт поверхневого натягу

чисельно дорівнює силі поверхневого натягу, що діє на одиниці довжини. Ця сила завжди лежить в площині поверхні рідини і направлена перпендикулярно до лінії l. Одиниці вимірювання коефіцієнту поверхневого натягу:

.

Якщо рідина повільно витікає з нижнього отвору вузької вертикальної трубки, то утворюється краплина, яка в момент відриву має форму, зображену (додаток 7). На краплину в момент відриву діє сила тяжіння

і сила поверхневого натягу

, які зрівноважують одна одну:

(1.2.8)

де

− радіус краплини в місці її розриву (це місце називають шийкою). Діаметр шийки d = 2r приблизно дорівнює внутрішньому діаметру кінчика трубки, з якої витікає рідина. Знаючи d і m, можна знайти

(1.2.9)

Не визначаючи масу краплі коефіцієнт поверхневого натягу можна визначити за формулою:

, (1.2.10)

де

різниця густини між рідиною і повітрям, g – прискорення вільного падіння (g = 9,81 м / с²), D_E є максимальним діаметром краплі перед падінням (рис. 3). Величина

(1.2.11)

є безрозмірною функцією співвідношення між D_S і D_E.

Значення D_S визначається діаметром краплі на відстані D_E від дна краплі.

Величину 1 / H можна розуміти як форм-фактор, який розраховується за формулою:

, (1.2.12)

де a = 0,345 і b = -2,5.

Рис. 3
Таким чином, можна отримати значення коефіцієнта поверхневого натягу шляхом вимірювання діаметрів краплі з лінійкою безпосередньо на екрані смартфона за допомогою оптичного та числового масштабування смартфон.

Висновки до розділу 1

Отже, величина, що характеризує властивість поверхні рідини скорочуватися і вимірюється силою поверхневого натягу, що діє на одиницю довжини лінії на поверхні рідини, називається коефіцієнтом поверхневого натягу. Коефіцієнт поверхневого натягу має найменування н/м. З підвищенням температури коефіцієнт поверхневого натягнення чистих рідин зменшується. Работу, которую нужно выполнить, чтобы увеличить свободную поверхность некоторой жидкости на 1

, не изменяя температуры жидкости, называют поверхностным натяжением этой жидкости и обычно обозначают буквой σ. Из нашего определения следует, что для увеличения свободной поверхности жидкости на S

, надо выполнить работу σS .

Усі методи вимірювання коефіцієнта поверхневого натягу поділяються на на статичні і динамічні.. До статичних відносяться: метод підняття рідини в капілярі, лежачої краплі, краплі, що обертається, визначення за формою висячої краплі. До динамічних відносяться: метод відриву кільця, сталагмометричний, або метод підрахунку крапель, максимального тиску бульбашки, метод осцилюючого струменя, метод стоячих хвиль, метод бігучих хвиль, тощо.

Розділ 2. Експериментальні методи визначення поверхневого натягу

2.1 Визначення коефіцієнта поверхневого натягу методом відриву петлі

L, мм						,
L, мм	1	2	3	4	5
70	8	6,5	6,5	7,5	6,1		0,0494
60	6	5,5	6	5,9	6		0,049
50	5,1	5,3	5,4	5,2	5,4		0,0528
40	4,0	4,0	4,1	4,2	4,2		0,05126
40 (мильна вода)	2	2	1,9	2	1,9		0,02448

L=70

м.

;

.

L=60

м.

;

L=50

м.

;

L=40

м.

;

L=40

м.

(мильна вода)

;

.

(рис.2.)

(рис.2)

Отже, у даному експерименті ми вимірювали коефіцієнт поверхневого натягу рідини методом відриву петлі. Нами були знайдені значення коефіцієнту поверхневого натягу рідин який дорівнює 50.6

який , через деякі фактори , не співпадає з табличним значенням. При проведенні досліду з мильною водою коефіцієнт поверхневого натягу зменшується у 2 рази.

2.2 Методична розробка лабораторної роботи по визначенню коефіцієнту поверхневого натягу рідини

ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТУ ПОВЕРХНЕВОГО НАТЯГУ РІДИНИ

Мета роботи: Визначити коефіцієнт поверхневого натягу рідини методом відриву краплини.

Прилади і матеріали: Шприц з голкою, склянка для рідини, лінійка, досліджувана рідина, терези з важками.

Теоретичні відомості.

Вільна поверхня будь–якої рідини перебуває в особливому напруженому стані і, до деякої міри, нагадує собою тонку натягнуту плівку. Утворення поверхневої плівки як в рідинах, так і в твердих тілах, − результат дії молекулярних сил.

Якщо молекула перебуває всередині рідини, то на неї з усіх сторін в рівній мірі діють сусідні молекули і рівнодійна всіх м

олекулярних сил дорівнює нулю (див. рис. 1а). Якщо молекула перебуває поблизу поверхні рідини на відстані, меншій радіуса дії молекулярних сил (рис. 1б), то притягання молекул, що лежать нижче, переважає над притяганням молекул, що лежать вище, і рівнодійна всіх молекулярних сил буде направлена вниз – всередину рідини. Чим ближче молекула до поверхні рідини, тим більшою буде ця сила. Якщо молекула перебуває на самій поверхні рідини (рис. 1в), то сили молекулярного притягання направлені тільки по поверхні і всередину рідини. Складові молекулярних сил, що направлені по поверхні, намагаються скоротити площу поверхні рідини і утворюють так званий поверхневий натяг. Уявно розділимо поверхню рідини довільною лінією довжиною l. Тоді сила зчеплення між обома частинами поверхні, що виникає внаслідок взаємного притягання молекул, які перебувають по обидві сторони від лінії, буде тим більшою, чим довшою буде лінія, тобто сила поверхневого натягу буде прямо пропорційна довжині лінії:

, звідки

.

Коефіцієнт поверхневого натягу

.

Я

кщо рідина повільно витікає з нижнього отвору вузької вертикальної трубки, то утворюється краплина, яка в момент відриву має форму, зображену на рис. 2. На краплину в момент відриву діє сила тяжіння

і сила поверхневого натягу

, які зрівноважують одна одну:

де

Не визначаючи масу краплі коефіцієнт поверхневого натягу можна визначити за формулою:

,

де

є безрозмірною функцією співвідношення між D_S і D_E.

Значення D_S визначається діаметром краплі на відстані D_E від дна краплі.

Величину 1 / H можна розуміти як форм-фактор, який розраховується за формулою:

,

де a = 0,345 і b = -2,5.

Рис. 3
Таким чином, за формулою (3) можна отримати значення коефіцієнта поверхневого натягу шляхом вимірювання діаметрів краплі з лінійкою безпосередньо на екрані смартфона за допомогою оптичного та числового масштабування смартфон.

Хід роботи.

1

. Зважте порожній стаканчик.

2. Встановить на порожній стаканчик шприц з голкою. Встановить об’єктив смартфона опротив кінчика голки. Заповніть шприц водою, ввімкните режим зйомки відео на смартфоні і спостерігайте падіння 50-100 крапель води на фоні лінійки (рис. 4).

3. Зважте стаканчик з водою; різниця мас дасть масу всіх краплин M. Маса однієї краплини

,

де N – кількість краплин.

4. Виміряйте діаметр шийки dдля 10 зображень краплин, обчисліть середнє значення d_ср та за формулою (5) визначте коефіцієнт поверхневого натягу

Рис. 4

5. Порівняйте одержане значення з внутрішнім діаметром голки.

6. Результати вимірювань і обчислень зручно оформити у вигляді табл.

Результати вимірювань

№ п/п
1
2
3
…
Сер.	X	X	X	X

7. Виміряйте діаметр

для 10 зображень краплин, та за формулою (3) визначте коефіцієнт поверхневого натягу води

.

8. Аналогічні досліди проведіть з іншими речовинами. Приклад розрахунку наведений у табл. 2.

Таблиця 2

Результати вимірювання поверхневого натягу

Речовина	Типове значення D_S/D_E	Різниця густини Δρ = ρ – ρ_air (кг/м³)	Поверхневий натяг (мН/м) (вимірювання смартфоном приt = 20^oC)	Табличне значення поверхневого натягу (мН/м) при t = 20^oC
Вода	0,58	999	72 5	72.8
Оливкова олія	0,75	930	33 3	32
Етанол	0,8	780	22 2	23

Висновки до розділу 2

Отже, для визначення коефіцієнта поверхневого натягу рідини ми використовували метод відриву петлі. Даний метод дає змогу побачити що коефіцієнт поверхневого натягу рідини не залежить від довжини досліджуваного предмету але він залежить від рідини для якої досліджують цей коефіцієнт. Використовуючи різні методи ми можемо побачити як поверхневий натяг проявляється у різних обставинах.

Розробка лабораторної роботи допоможе без особливих приладів дослідити коефіцієнт поверхневого натягу рідини з підручних засобів. Також цей дослід може провести самостійно будь-який учень.

.

Висновки

На молекулу рідини діють сили тяжіння з боку навколишніх молекул. Якщо молекула знаходиться всередині рідини і віддалена від її поверхні на відстань, що перевищує радіус сфери молекулярної дії ці сили в середньому врівноважуються. Якщо ж молекула знаходиться в прикордонному шарі, товщина якого дорівнює радіусу сфери молекулярної дії, то з'являється результуюча сила, спрямована всередину рідини. Тому для вилучення молекули з внутрішніх частин рідини на її поверхню потрібна витрата роботи. Робота, яку треба витратити щоб ізотермічно і квазистатично збільшити поверхню рідини на одиницю при збереженні її обсягу незмінним, називається коефіцієнтом поверхневого натягу або просто поверхневим натягом.

Існують різні методи визначення коефіцієнта поверхневого натягу, які поділяються на статичні і динамічні. В результаті проведеного експерименту були отримані результати коефіцієнта поверхневого натягу, які можна порівняти з табличними даними. Ми дізнались також, що коефіцієнт поверхневого натягу різний для різних рідин. Він залежить від роду рідини, температури (зменшується з підвищенням температури) і від ступеня чистоти поверхні (змінюється від найменшого забруднення).

Отже, підводячи підсумки ми можемо зазначити те, що ніщо в навколишньому світі не є простим. Кожне явище пояснюється якимось законом та формулою тому для якісного навчання потрібно розуміти і бути спроможним поясними всі ті явища що оточують нас.

Література

Ахматов О. С. Молекулярна фізика / Олександр Сергійович Ахматов. -М.: 1963. - 472 .
Елементарний підручник з фізики: [підручник]/ за ред. Г. С. Ландсберг. - Москва : Фізматліт, 1968.-615.
Ковальов П. Г. Молекулярна фізика, електродинаміка:[метод. посіб.]/ Ковалев П. Г., Хлиян М. Д. .- Ростов: Університетське, 1975. – 264.
Шебалин О.Д. Молекулярная физика/ Олег Дмитрович. — М.: Вища школа, 1978. — 167 с.
Сивухин Д. В. Термодинаміка і молекулярна фізика / Дмитро Васильович Сивухин. – М., 1979.- 544 с.

скачати