натяжения методом отрыва кольца

Приборы и принадлежности: лабораторная установка для определения коэффициента поверхностного натяжения методом отрыва кольца, сосуды для жидкостей, штангенциркуль, эл. плитка.

 

Теоретическое обоснование метода

В данном методе коэффициент поверхностного натяжения определяется как отношение силы F, измеренной при отрыве металлического кольца от поверхности жидкости к длине границы пленки : s = F/ (23), – длина границы пленки – должна равняться периметру кольца, т.е. =p(Д₁ + Д₂) (24) (см. рис. 9).

Тогда s = F/p(Д₁ + Д₂ ) (25).

 

Рис.9.

 

Рис. 8.

1 – подъемный столик, 2 – ходовой винт, 3 – измерительная шкала,

4 – сосуд с жидкостью, 5 – штатив, 6 – цилиндр, 7 – динамометр.

 

Для определения коэффициента поверхностного натяжения используется установка, изображенная на рис. 8. Если кольцо находится на поверхности, то вследствие полного смачивания сторон кольца, поверхность жидкости искривлена. Сила поверхностного натяжения, приложенная к окружностям диаметров Д₁ и Д₂ , направлена вниз.

Если подействовать на кольцо вертикальной силой f, направленной вверх, то в момент отрыва кольца от поверхности жидкости имеет место равенство F = f.

В качестве вертикальной силы учитывается дополнительная сила упругости, возникающая в пружине динамометра, удерживающего кольцо, равная разности показаний динамометра перед касанием кольца жидкости и в момент отрыва. - показания динамометра перед касанием кольца жидкости, - показания динамометра в момент отрыва кольца от жидкости:

Отрыв кольца можно осуществить путем выпускания из сосуда В жидкости или опускание сосуда с жидкостью с помощью подъемного столика. Измерив штангенциркулем внешний и внутренний диаметры кольца по формуле (25) вычисляем коэффициент поверхностного натяжения жидкости.

 

Практическая часть

1. Заполнить сосуд исследуемой жидкостью.

2. Установить сосуд на подъемном столике, и, при помощи ходового винта, медленно поднимать столик до касания кольца с жидкостью, предварительно сняв показания динамометра .

3. Медленно опуская подъемный столик, зафиксировать показание динамометра в момент отрыва кольца.

4. Вычислить силу поверхностного натяжения

5. Вычислить коэффициент поверхностного натяжения где Д₁ = 67 мм и Д₂ = 66 мм – внешний и внутренний диаметры кольца цилиндра.

6. Повторить измерения не менее 3-х раз.

7. Вычислить абсолютную и относительную погрешности.

8. Результаты измерений и вычислений зафиксировать в таблице.

9. Повторить опыт, изменяя температуру раствора при постоянной концентрации.

10. Сделать вывод с теоретическим обоснованием зависимостей: .

 

t⁰ = const, «С» - изменяется

 

№ опыта	Концентрация «С»	Д1	Д2	F1 F2	F				E
	С1 =
	С2 =
	С3 =

 

«С» = const, t₀ – изменяется

 

№ опыта	Температура t^0	Д1	Д2	F1 F2	F				E

 

Вопросы выходного контроля

 

1. Почему с помощью капиллярного вискозиметра проводят не абсолютное измерение динамической вязкости исследуемой жидкости, а сравнение ее с вязкостью эталонной жидкости (чаще всего дистиллированная вода).

2. Чем объясняется перепад давлений при течении жидкости в капиллярном вискозиметре?

3. Что понимают под постоянной прибора в работе с вискозиметром?

4. какие факторы влияют на точность результата при определение коэффициента динамической вязкости с помощью капиллярного вискозиметра?

5. Почему при определении вязкости жидкости методом Стокса диаметр шарика должен быть много меньше диаметра сосуда с исследуемой жидкостью.

6. Почему перед опусканием шарика (дробинки) в глицерин его предварительно смачивают глицерином?

7. Что оказывает влияние на точность результата при определении вязкости методом Стокса?

8. Как влияют на вязкость жидкости примеси? Ответ обосновать.

9. Какие силы действуют на каплю жидкости при определении коэффициента поверхностного натяжения методом «отрыва капель»? Условие, при котором капля отрывается?

10. Какие факторы влияют на точность результата определения коэффициента поверхностного натяжения методом «отрыва капель»?

11. Почему при определении коэффициента поверхностного натяжения методом «отрыва кольца» учитывается и внутренний и внешний диаметр кольца?

12. Какие силы действуют на кольцо в момент предшествующий отрыву кольца?

13. Какие факторы влияют на точность определения результата при определении коэффициента поверхностного натяжения методом «отрыва кольца»?

14. Объяснить зависимость коэффициента поверхностного натяжения от концентрации раствора.