ФИЗИКА3 БОЛЬШЕ ГОТОВОГО1 / 1-st / Механика / лаба 23(адаптированная last)

Федеральное агентство по образованию

Российской федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального обучения

Санкт-Петербургский Государственный Горный Институт им. Г.В. Плеханова

(технический университет)

Отчёт по лабораторной работе № 23

По дисциплине: Физика

Тема: Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости

Выполнил: студент гр. НГ-04___ _____________ Лушников А.В.

^{(подпись) (Ф.И.О.)}

Проверил: ассистент ____________ Чернобай В.И.

^{(должность) (подпись) (Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург

2005

Цель работы:

определить коэффициент поверхностного натяжения воды при комнатной температуре по капиллярному подъему.

Краткое теоретическое обоснование.

На границе с газом жидкости образуют свободную поверхность. Особыми свойствами обладает поверхностный слой жидкости, имеющий толщину, равную радиусу сферы молекулярного действия. Наблюдения показывают, что со стороны молекул поверхностного слоя жидкости на каждый элемент длины произвольной линии, расположенной в этом слое, действует сила перпендикулярная этому элементу длины и направлена по касательной к поверхностному слою жидкости. Эту силу называют силой поверхностного натяжения.

Поверхностный слой жидкости ведет себя подобно растянутой резиновой пленке, т. е. все время стремиться сократить площадь поверхности до минимальных размеров, возможных при данном объёме.

Установлено, сила f_н поверхностного натяжения пропорциональна длине l произвольной линии, находящейся в поверхностном слое жидкости:

f_н = αl,

где α – коэффициент пропорциональности, называемый поверхностным натяжением.

Значение поверхностного натяжения зависит от вещества жидкости и от температуры, а также от наличия примесей. С увеличением температуры поверхностное натяжение уменьшается.

Схема установки.

F- столик;

K- стакан;

B- трубка;

D-широкая трубка;

E- винт;

C- манометр.

Основные расчетные формулы.

,

где - коэффициент поверхностного натяжения жидкости, - плотность жидкости в манометре, h- разность уровней жидкостей, R- радиус капилляра.

h=h₁-h`,

где h₁- разность уровней жидкости в манометре, h`- уровень жидкости в капилляре

Формула для расчета погрешности.

,

где n- число опытов, - разность между средним значением коэффициента поверхностного натяжения и коэффициентом поверхностного натяжения в каждом отдельном опыте.

Таблица измерений и вычислений.

Таблица 1

Физ. величина	D	R	h	α
Ед. измерения Номер опыта	∙10^-3 м	∙10^-3 м	∙10^-3 м	∙10^-3 Дж/м^2
1	0,8	0,4	38	74,48
2			37	73,52
3			36	71,59
4	1,2	0,6	26	71,44
5			24	72,56
6			25	70,50
7	1,8	0,9	16	73,58
8			17	74,97
9			18	70,57

Пример вычисления:

(Дж/м²)

Пример вычисления погрешности:

=;

= 0,01875 ∙ 74,48 ∙ 10^-3 = 1,4 ∙ 10^-3 (Дж/м²)

0,95 ∙ 10^-3 (Дж/м²)

Окончательный ответ.

= (72,68 0,95) ∙ 10^-3 (Дж/м²)

Вывод.

В проделанной работе был рассчитан коэффициент поверхностного натяжения воды, величина которого составила примерно 72,68* Дж/м² и отличается от истинной величины, взятой в справочнике (72,25* Дж/м²) на 0,43* Дж/м², что составляет погрешности. Это объясняется точностью измерений, зависящих от точности приборов и случайных факторов.

Вследствие взаимодействия молекул жидкости и стенок сосуда поверхностный слой жидкости искривляется, что приводит к появлению дополнительного давления на жидкость. Это избыточное давление направленно в сторону вогнутости искривленной поверхности. В нашем случае поверхность стала вогнутой, следовательно, давление над поверхностью жидкости больше давления под поверхностью жидкости.

И

збыточное давление создаются за счет искривленной поверхности и зависит от радиуса кривизны.

P₀