- •Определение коэффициента поверхностного натяжения
- •Теоретическая часть Особенности строения жидкостей
- •Поверхностно-активные вещества
- •Зависимость коэффициента поверхностного натяжения от температуры
- •Влияние второй среды
- •Практическая часть Идея метода
- •Торсионный динамометр;
- •Термометр;
- •Контрольные вопросы
- •Список литературы
Лабораторная работа №64
Определение коэффициента поверхностного натяжения
Составитель: О.В. Сергеева, к.ф.-м.н., доцент
Рецензент: А.И. Назаров, к.ф.-м.н., д.п.н., профессор
Цель работы: Изучить явление поверхностного натяжения и ознакомиться с методом определения коэффициента поверхностного натяжения методом отрыва кольца.
Задачи работы:
Определить коэффициент поверхностного натяжения воды и спирта.
Исследовать температурную зависимость коэффициента поверхностного натяжения.
Проверить выполнение закона Этвёша.
Изучить влияние поверхностно-активных веществ на коэффициент поверхностного натяжения.
Установить вид зависимости коэффициента поверхностного натяжения от концентрации растворов (закон Шишковского).
Приборы и принадлежности:
Торсионный динамометр
Металлическое кольцо
Штангенциркуль
Нить
Магнитная мешалка-нагреватель
Одноходовой кран
Резиновые шланги
Термометр
Магнитные мешалки
Стеклянные трубки
Кристаллизаторы (низкобортные стаканы)
Мерный цилиндр
Фильтровальная бумага
Насос резиновый
Штатив с зажимами
Дистиллированная вода
Растворы этилового спирта и поваренной соли различных концентраций
Теоретическая часть Особенности строения жидкостей
Характер движения молекул в жидкостях существенно отличается от движения молекул в газах и твердых телах. С молекулярно-кинетической точки зрения газообразное состояние вещества характеризуется большими средними расстояниями между молекулами. Тепловое движение молекул газа сводится к их свободному движению на расстоянии, проходимом частицами без столкновений и в несколько раз превышающем размеры самих молекул. Поэтому в газах, где средние расстояния между молекулами велики, силы взаимодействия практически не проявляются.
В конденсированном или жидком состоянии потенциальная энергия притяжения молекул преобладает над их кинетической энергией и молекулы находятся на расстояниях, сравнимых с их размерами, так что вся система имеет вполне определенный объем. Этот объем называют собственным объемом жидкости. Однако жидкости при сохранении своего объема, в отличие от твердых кристаллических тел, под действием внешних сил могут легко изменять свою форму.
В твердых телах каждая частица (атом, ион) колеблется около своего положения равновесия, причем в идеальной решетке все возможные «места» для частиц заняты. В жидкостях молекулы располагаются гораздо ближе друг к другу, чем в газах, но структура жидкости более «рыхлая», чем у твердого тела; в ней имеются свободные места, благодаря чему молекулы могут перемещаться. Приведенная модель жидкости предполагает проявление в жидком состоянии вещества некоторых свойств, сходных со свойствами газов и твердых тел.
Главными особенностями жидкости являются способности ее сохранять объем и существование свободной поверхности. Для всех тел, находящихся в конденсированном состоянии, характерно наличие свободных поверхностей, ограничивающих их объем. Строго говоря, следует говорить не просто о поверхности тел, а о поверхности раздела двух сред. Площадь поверхности, ограничивающей данный объем, зависит от формы поверхности. Наличие у жидких тел свободной поверхности приводит к существованию особой категории явлений, называемых поверхностными или явлениями капиллярности. Данная лабораторная работа связана с изучением явлений, обусловленных наличием у жидкости такой свободной поверхности.
Энергетическая и силовая трактовка поверхностного натяжения изложена в теоретическом введении к лабораторной работе № 63.
В приложении 1 приведены коэффициенты поверхностного натяжения некоторых веществ.