Описание экспериментальной установки. На штативе крепится стеклянная трубка с краном

На штативе крепится стеклянная трубка с краном. Под трубкой ставится предметный столик, на нем находится колба - контейнер для сбора капель.

 

Порядок выполнения упражнения

1. Зарисовать таблицу

№ t0 = ˚C, d = мм, M = кг , g = 9,8м/c2
  N M1, кг mn, кг a, Н/м2  
     
     
     
     
     
        =

 

2. С помощью термометра определить температуру в лаборатории t0.

Используя штангенциркуль, измерить внешний диаметр трубки d. Полученные данные и численное значение ускорения свободного падения g записать в таблицу

3. Взвесить пустую колбу на электронных весах и определить ее массу – М.

4. Закрыть кран стеклянной трубки и налить в трубку воду. Подставить под трубку чашу и открыть осторожно кран. Кран должен быть открыт так, чтобы вода из крана капала медленно (30-40 капель в минуту). При этих условиях, можно считать, что отрывание капель происходит в момент, когда сила тяжести будет равна или больше силы поверхностного натяжения (рис.2).

5. После этого под трубку подставляют колбу и собирают в нее несколько десятков (от 40 до 90) капель

6. Взвешивают колбу с водой, определяют массу колбы с водой M1 и массу n капель mn, данные заносят в таблицу.

7. Пункты 5, 6 повторить четыре раза для указанного числа капель.

 

Обработка результатов измерений

 

1. Определить коэффициент поверхностного натяжения воды по формуле:

2. Определить его среднее значение.

3. Рассчитать абсолютную и относительную погрешность измерений.

4. Сравнить полученный результат с табличным значением при данной температуре t0

 

 

Упражнение 2. Определение коэффициента поверхностного натяжения методом отрыва кольца

 

Коэффициент поверхностного натяжения можно определить путем измерения силы, которую нужно приложить перпендикулярно к поверхности жидкости для отрыва различных твердых тел от этой поверхности. Если отрываемое тело смачивается жидкостью, то вместе с ним поднимается и некоторое количество жидкости (рис 4), и свободная поверхность этой жидкости увеличивается. Так как эта поверхность всегда стремится сократиться, то возникает сила поверхностного натяжения. При равенстве силы, действующей на тело, и силы поверхностного натяжения тело оторвется. В нашем случае в качестве такого тела берется тонкое кольцо.

рис 4

При поднятии кольца из жидкости внутренняя и внешняя поверхность кольца образуют тонкие пленки с водой. Каждая из этих пленок действует на кольцо с силой, направленной вниз, и равной:

F = σℓ1 + σℓ2 = σπD + σπd,

где D, d - соответственно внешний и внутренний диаметры кольца. Тогда: (7)