Описание установки

Установка схематически показана на рис.5.

Наполненный водой аспиратор Асоединен с помощью резиновых трубок с жидкостным манометромМи с воздушным пространством сосудовВиС. В сосудеВ налит спирт ( в сосудеС-вода) до такого уровня, чтобы трубкиТ₁иТ₂с оттянутыми концами лишь слабо касались поверхности жидкостей.

Если открыть кранК₃ (краныК₁ иК₂закрыты), то вода из аспиратора будет вытекать и давление в сосудеСбудет постепенно понижаться. Избыток давления вне сосудаС вызовет искривление поверхности жидкости и образование воздушного пузырька на конце трубкиТ₁, рис.6. Давление, создаваемое искривленной поверхностью жидкости в пузырьке

будет уравновешиваться разностью давлений DP внутри и вне сосудаС.

Тогда можно записать по формуле (5):

,

где R- радиус внутренней поверхности возникающего пузырька.

Следует отметить, что разряжение в аспираторе А можно создать и путем отсасывания воздуха из аспиратора резиновой грушей (этот метод чаще используется в данной работе)

С возрастанием разности давлений будет расти и пузырек воздуха, причем его радиус внутренней поверхности будет уменьшаться, а давление, обусловленное искривлением поверхности жидкости, будет расти. Однако уменьшение радиуса Rне происходит беспредельно. Радиус пузырька не может быть меньше радиуса отверстия трубкиR₀, рис.6.

Если радиус пузырька становится больше R₀, то давление внутри пузырька превосходит давление, обусловленное поверхностным натяжением, при этом пузырек лопается и воздух проникает в сосудВ.

Таким образом, по мере вытекания жидкости из сосуда Вразность давленийDР, измеряемая манометромМ, возрастает до некоторого значенияDP_mах,определяемого соотношением:

, (6)

а затем резко падает, когда пузырек лопается. Поскольку вода из аспиратора продолжает вытекать, вновь появляется разность давлений DP, на конце трубки образуется новый пузырек и весь процесс повторяется.

Формулу (6) можно использовать для определения s. Радиус отверстия трубкиR₀ лучше всего исключить, если произвести опыт с жидкостью, коэффициент поверхностного натяжения которой хорошо известен, (например, с дистиллированной водой). Для жидкостей с известным и неизвестнымsнапишем, соответственно:

.

Из последних соотношений получим:

(7)

где h_max- показание манометра при открытом кранеК₁,

- показания манометра при закрытом кранеК₁и открытомК₂. Следует обратить внимание, что для повышения точности показания манометра его трубка находится не в вертикальном положении, а в наклонном.

h– показание манометра, если его трубки находятся в вертикальном положении, равно, где- показание манометра если его трубки находятся в наклоненном положении,- угол наклона трубки манометра. В расчетной формуле (7) стоит отношение, его можно заменить отношением, т. к. эти отношения пропорциональны:

(8)

Формула (8) является расчетной. Величины иопределяются из опыта. Значение коэффициента поверхностного натяжения водыsнадо взять из справочника (приТ= 18^оС,s= (74,0±0,1)Н/м).