Лабораторная работа 6 ИЗМЕРЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ВОДЫ МЕТОДАМИ ОТРЫВА КАПЕЛЬ И ПОДНЯТИЯ ЖИДКОСТИ В КАПИЛЛЯРЕ

Лабораторная работа 6
ИЗМЕРЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ВОДЫ МЕТОДАМИ ОТРЫВА КАПЕЛЬ И ПОДНЯТИЯ ЖИДКОСТИ В КАПИЛЛЯРЕ
Оборудование: весы учебные со штативом; набор гирь; штангенциркуль; игла; линейка измерительная 30 см с миллиметровыми делениями; колба коническая; стакан низкий; воронка конусообразная с коротким стеблем; трубка резиновая с краном и стеклянным наконечником диаметром 3 - 4 мм; штатив для фронтальных работ; вода дистиллированная.
Содержание и метод выполнения работы
Поверхностное натяжение определяется отношением модуля силы поверхностного натяжения F, действующей на границу поверхностного слоя жидкости, к длине этой границы L:

Поверхностное натяжение жидкости σ зависит от природы граничных сред и температуры жидкости.
В данной работе поверхностное натяжение воды необходимо измерить двумя методами: методом отрыва капель и методом поднятия жидкости в капилляре.

Для измерения σ первым методом собирают установку по рисунку 1. В лапке штатива, закрепляют воронку 1, на которую надета резиновая трубка, соединенная с краном 2 и стеклянным наконечником 3. В воронку наливают дистиллированную воду и с помощью крана регулируют ее вытекание так, чтобы вода отдельными каплями падала в подставленный стакан.
В момент отрыва капли модуль силы поверхностного натяжения F равен модулю силы тяжести FT, действующей на каплю массой m:

Отсюда

Для повышения точности измеряют массу п капель и вычисление ведут по формуле
(3)
где М — масса вылившейся воды, g — модуль ускорения свободного падения, n - число капель воды, D - внутренний диаметр стеклянной трубки-наконечника.
Порядок выполнения работы
1) Подготовьте в тетради таблицу для записи результатов измерений и вычислений:
№ D, м n М, кг σ, Н/м Δ σ ε=Δ σσ 2) Соберите установку по рисунку 1.
3) С помощью измерительного клина и штангенциркуля измерьте внутренний диаметр стеклянной трубки-наконечника 3.
4) Измерьте массу пустого стакана с точностью до 0,01 г.
5) Закройте кран 2 (см. рис. 1) и налейте в воронку дистиллированную воду. Подставьте под трубку колбу и, постепенно открывая кран, добейтесь, чтобы вода из трубки вытекала отдельными каплями с частотой 30 - 40 капель в минуту. В этом случае можно считать, что отрывание капель происходит только под действием силы тяжести.
6) Подставьте под трубку пустой стакан и, отсчитав 80 - 100 капель, отодвиньте его.
7) Вторично взвесьте стакан и вычислите массу вылившейся воды.
8) Вычислите поверхностное натяжение воды по формуле (3).
9) Вычислите относительную и абсолютную погрешности измерений по формулам:

10) Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу
Контрольные вопросы
1) Почему в работе используют дистиллированную воду?
2) Какая из измеряемых в работе величин больше всего влияет на относительную погрешность?