2. Экспериментальная часть работы

Схема лабораторной установки приведена на рис. 8.

Установка состоит из трубки 1 с оттянутым кончиком (капилляром

К). Трубка 1 вставлена в резиновую пробку, закрывающую сосуд 2 с

исследуемой жидкостью. При этом кончик капилляра К должен

соприкасаться с поверхностью жидкости. Верхний конец капилляра К

Рис. 8

открыт и выходит в окружающую среду. Тройник 3 соединяет воздушное

пространство сосуда 2, аспиратора 4 и U – образный водяной манометр 5.

С помощью манометра измеряют разность атмосферного давления и

давления воздуха в сосуде 2.

Порядок выполнения работы

1. В аспиратор 4 налить воды до верхнего уровня.

2. Сосуд 2 и аспиратор 4 плотно закрыть резиновыми пробками.

3. Открыть кран аспиратора 4 так, чтобы вода из него выливалась

медленной струйкой в сливной стакан. При этом в сосуде 2 создается

разряжение. Под действием разности давлений ΔР в исследуемую

жидкость выдувается воздушный пузырек, который при некоторой

величине этой разности отрывается от капилляра К.

4. В момент отрыва пузырька U – образным водяным манометром

измерить разность давлений ΔР в миллиметрах водного столба. Эта

разность давлений ΔР равна лапласовскому давлению 2α/ R.

5. Измерив разность давлений ΔР, по формуле

ΔP = 2α / R вычислить коэффициент поверхностного натяжения α . Входящий в данную формулу радиус воздушного пузырька R в первом приближении можно

принять равным радиусу капилляра К.

6. Опыт повторить не менее 5 раз. Численное значение радиуса капилляра

указано на лабораторной установке.

7. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу № 1.

8. Провести оценку точности измерений и сопоставить экспериментально

полученное среднее значение коэффициента поверхностного натяжения

для данной жидкости с ее табличным значением (исследуемой

жидкостью является вода).

9. Сделать вывод по работе.

Таблица 1

№ п/п	ΔP, Па	α, Н/м	Δα, Н/м	Sα, Н/м	δα, Н/м	εα, Н/м	α±Δα, Н/м
1	588,399	0,05	0,0001	0,00005	0,000139	0,279	(0,0499±0,0001)
2	587,418	0,05	0,0001
3	586,438	0,0498	0,0001
4	585,457	0,0498	0,0001
5	584,476	0,0497	0,0002

Экспериментальные данные

Радиус капилляра 0,17 мм.

ΔP₁=60 мм.в.ст. ΔP₂=59,9 мм.в.ст. ΔP₃=59,8 мм.в.ст.

ΔP₄=59,7 мм.в.ст ΔP₅=59,6 мм.в.ст.

Расчет

Переведем разность давлений в единицы измерения Паскаль:

ΔP₁=60∙9,80665=588,399 (Па)

ΔP₂=587,418 (Па) ΔP₃=586,438 (Па) ΔP₄=585,457 (Па) ΔP₅=584,476 (Па)

Вычислим коэффициент поверхностного натяжения:

ΔP=2α/R отсюда следует: α = (ΔP∙ R)/2

α ₁ = (588,399∙0,00017)/2 = 0,05 (Н/м)

α ₂ = 0,05 (Н/м) α ₃ = 0,0498 (Н/м) α ₄ = 0,0498 (Н/м) α ₅ = 0,0497 (Н/м)

∆ α₁ = |- α₁| = |0,0499-0,05| = 0,0001(Н/м)

∆ α₂ = 0,0001 (Н/м) ∆ α₃ = 0,0001 (Н/м) ∆ α₄ = 0,0001 (Н/м) ∆ α₅ = 0,0002 (Н/м)

Определим среднеквадратичную погрешность:

Найдем абсолютную погрешность:

δ_α = S∙t_pn = 0,00005∙2,78 = 0,000139 (Н/м)

Найдем относительную погрешность:

Определим доверительный интервал:

(± δ_α) = (0,0499 ± 0,0001) (Н/м)

Вывод:

В ходе проделанной работы мы экспериментально определили численное значение коэффициента поверхностного натяжения воды. Результат получился в виде доверительного интервала (0,0499 ± 0,0001) (Н/м). Табличное значение поверхностного натяжения воды не входит в полученный доверительный интервал поскольку поверхностное натяжение весьма чувствительно к температуре и наличию примесей. Так, например, мыло уменьшает поверхностное натяжение жидкости, а сахар, напротив, увеличивает.