Сделай Сам Свою Работу на 5

Следовательно, коэффициент поверхностного натяжения представляет собой дополнительную потенциальную энергию, которой обладает единица площади поверхностного слоя.

ИЗМЕРЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ МЕТОДОМ ОТРЫВА

Методические указания

к лабораторной работе № 2.3

по дисциплине «Физический практикум»

 

Владивосток

Дальневосточный федеральный университет

 

 

Министерство образования и науки Российской Федерации

Дальневосточный федеральный университет

Школа естественных наук

ИЗМЕРЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ МЕТОДОМ ОТРЫВА

Методические указания

к лабораторной работе № 2.18

по дисциплине «Физический практикум»

 

Составители:

 

Н. Н. Ставнистый,

О. Р. Царегородцев

Владивосток

Дальневосточный федеральный университет

 

УДК 532.6

ББК 22.21

И37

Составители:

Н.Н. Ставнистый, О.Р. Царегородцев

 

 

И37 Измерение поверхностного натяжения методом отрыва: методические указания к лабораторной работе № 2.18 по дисциплине «Физический практикум»/ Дальневосточный федеральный университет, Школа естественных наук; [сост. Н.Н. Ставнистый, О.Р. Царегородцев]. – Владивосток: Дальневост. федерал. ун-т, 2014..-14с.  
     
  Пособие, подготовленное на кафедре общей физики Школы естественных наук ДВФУ, содержит краткий теоретический материал по теме «Поверхностное натяжение» и инструктаж к выполнению лабораторной работы «Измерение поверхностного натяжения методом отрыва» по курсу «Молекулярная физика». Для студентов ДВФУ естественно-научных и технических специальностей.    
    УДК 532.6 ББК 22.21     © Ставнистый Н.Н. Царегородцев О.Р. Составление, 2014      
     

 

 

Учебное издание

 

ИЗМЕРЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ

МЕТОДОМ ОТРЫВА

 

 

Методические указания

к лабораторной работе №2.18

по дисциплине «Физический практикум»

 

 

Составители:

Ставнистый Николай Николаевич

Царегородцев Олег Ростиславович

 

 

В авторской редакции

Компьютерная верстка: Н.Н. Ставнистого

 

Подписано в печать 29.10.2014

Формат 60 84/16.Усл. печ. л. 0,81. Уч.-изд. л. 0,78.



Тираж 100 экз. Заказ

 

Дальневосточный федеральный университет

690091, г. Владивосток, ул.Суханова, 8

 

Отпечатано на кафедре общей физики ШЕН ДВФУ

690091, г. Владивосток, ул.Суханова, 8

 

 

Литература

1. Савельев И.В. Курс физики. T. I. M. : Лань, 2004.

2. Кикоин А.К., Кикоин И.К. Молекулярная физика. М : Лань, 2007.

3. Трофимова Т.И. Курс физики. М. : Высшая школа, 2009.

4. Стрелков С.П. Механика.. Спб. : «Лань», 2005.

 

 

Цель работы:

Определение коэффициента поверхностного натяжения воды и водных растворов этилового спирта методом отрыва кольца.

 

Теоретическое введение

Природа сил поверхностного натяжения.

Поверхность жидкости, соприкасающейся с другой средой, например с ее собственным паром, с другой жидкостью или с твердым телом (в частности со стенками сосуда, в котором она содержится), находится в особых условиях по сравнению с остальной массой жидкости.

Молекула в глубине жидкости испытывает притяжение со стороны окружающих ее молекул, которые находятся внутри некоторой сферы с центром в данной молекуле, называемой сферой молекулярного действия. Радиус такой сферы равен нескольким эффективным диаметрам молекулы (рис. 1). Равнодействующая сил притяжения равна нулю. Молекулы в пограничном слое окружены молекулами той же жидкости не со всех сторон. В сферу молекулярного действия попадают и молекулы среды, с которой жидкость граничит. Поэтому равнодействующая сила, действующая на молекулу в пограничном слое, направлена либо в сторону объема жидкости, либо в сторону объема граничащей с ней среды. В случае, когда жидкость граничит со своим собственным паром (насыщенным), т.е. в случае, когда мы имеем дело с одним веществом, сила, испытываемая молекулами поверхностного слоя, направлена внутрь жидкости. Это объясняется тем, что вдали от критической температуры плотность молекул в жидкости много больше, чем в насыщенном паре (рис. 1), поэтому сила притяжения, испытываемая молекулами поверхностного слоя со стороны молекул жидкости много больше, чем со стороны молекул пара.

Переход молекулы из глубины жидкости в поверхностный слой сопровождается совершением над молекулой действующими на нес в поверхностном слое силами отрицательной работы. В результате кинетическая энергия молекулы уменьшается, а потенциальная увеличивается. Поверхностный слой в целом обладает дополнительной энергией, которая входит составной частью во внутреннюю энергию жидкости. Поскольку энергия Us поверхностного слоя должна быть пропорциональна площади поверхности. то изменение площади поверхности dS повлечет за собой изменение потенциальной энергии

dUs = α*dS.

Коэффициент α является основной величиной, характеризующей свойства жидкости, и называется коэффициентом поверхностного натяжения (α > 0).

Следовательно, коэффициент поверхностного натяжения представляет собой дополнительную потенциальную энергию, которой обладает единица площади поверхностного слоя.

Рис. 1. Силы, действующие на молекулу в глубине жидкости и на поверхности, на границе с собственным паром. На молекулу в поверхностном слое действует сила, направленная вглубь жидкости.

 

Поскольку система в положении равновесия занимает состояние, при котором се потенциальная энергия минимальна, то жидкость обнаруживает стремление к сокращению своей поверхности. Поэтому должны существовать силы, стремящиеся сократить поверхность. Эти силы называются силами поверхностного натяжения. Они направлены вдоль поверхности жидкости по касательной к ней. Тогда коэффициент поверхностного натяжения α можно определить как силу, действующую на единицу длины контура поверхности. Из вышесказанного следует, что в системе СИ α измеряется либо в Дж/м2 , либо в Н/м.

Ранее было сказано, что молекула в поверхностном слое взаимодействует не только с молекулами самой жидкости, но и с молекулами среде, с которой жидкость граничит. Поэтому понятие коэффициента поверхностного натяжения, которое введено выше, относится к случаю, когда жидкость граничит со своим собственным паром. С повышением температуры различие в плотностях жидкости и ее насыщенного пара уменьшается, в связи с этим уменьшается и коэффициент поверхностного натяжения.

Примеси сильно сказываются на величине поверхностного натяжения. Так растворение в воде мыла приводит к уменьшению коэффициента поверхностного натяжения, а добавление NaCl приводит к увеличению α.

 

Значения силы, действующей в момент отрыва на кольцо, в экспериментах могут отличаться.

Таблица 3

№ измерения Р F F - Р
     
     
     
     
     

 



©2015- 2019 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.