Лабораторная работа 5
ИЗМЕРЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ВОДЫ МЕТОДОМ ОТРЫВА ПЕТЛИ
Оборудование: динамометр типа ДПН с принадлежностями; штатив для фронтальных работ; вода дистиллированная; линейка измерительная 30 см с миллиметровыми делениями.
Содержание и метод выполнения работы
Свободная поверхность жидкости в состоянии равновесия стремится к минимуму, жидкость как бы стягивается упругой поверхностной пленкой, стремящейся к уменьшению своей площади.
[pic]
При образовании тонкой пленки шириной L (рис. 1) вдоль границы поверхности жидкости действует сила поверхностного натяжения F, равная
[pic]
где σ- поверхностное натяжение; множитель 2 стоит по той причине, что пленка имеет две поверхности.
Отсюда
[pic] (2)
Модуль силы поверхностного натяжения F измеряют чувствительным динамометром типа ДПН, а ширину пленки, равную ширине проволочной петли,- измерительной линейкой. Динамометр типа ДПН (рис. 2) состоит из корпуса 3, внутри которого размещена измерительная пружина 5, имеющая прямой конец с открытым зацепом 7. Зацеп предназначен для соединения петли 8 с измерительной пружиной динамометра. Для отсчета показаний по шкале на измерительной пружине закреплена стрелка 6. Исследуемая жидкость наливается в стеклянную чашку 9.
[pic]
Для измерения поверхностного натяжения проволочную петлю полностью погружают в жидкость, а затем медленно вытягивают из жидкости. При этом на петле образуется пленка. Когда сила упругости пружины динамометра станет по модулю равна силе поверхностного натяжения F, пленка разрывается
Порядок выполнения работы
1) Изучите устройство динамометра ДПН.
2) Подготовьте прибор к выполнению измерений. Для этого наденьте на открытый зацеп 7 петлю 8 (см. рис. 2). Придерживая установочный винт 1, отверните стопорный винт 2. Вращая стакан 4 и нажимая на головку винта 1, установите стрелку динамометра на нулевое деление шкалы. Завинтите стопорный винт.
3) Налейте в чашку 9 дистиллированную воду и установите ее на подставку 10. Вращая винт держателя 11, поднимите чашку с жидкостью до такого уровня, чтобы петля полностью погрузилась в воду.
4) Медленно опускайте чашку с водой. Для этого выворачивайте винт держателя 11 до тех пор, пока не разорвется пленка жидкости, тянущаяся за петлей. Заметьте по шкале динамометра силу разрыва пленки.
5) Вычислите поверхностное натяжение по формуле (2).
6) Повторите измерения три раза. Вычислите среднее значение поверхностного натяжения.
Контрольные вопросы
1) Что называется поверхностным натяжением жидкости?
2) Почему в формуле (2) имеется множитель 2?
3) Почему измерение модуля силы поверхностного натяжения воды проводилось не с прямолинейным отрезком проволоки, а с петлей, имеющей П-образную форму?
4) Как зависит поверхностное натяжение жидкости от температуры?
