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:

1. Определить коэффициент поверхностного натяжения воды и спирта.

2. Исследовать температурную зависимость коэффициента поверхностного натяжения.

3. Проверить выполнение закона Этвёша.

4. Изучить влияние поверхностно-активных веществ на коэффициент поверхностного натяжения.

5. Установить вид зависимости коэффициента поверхностного натяжения от концентрации растворов (закон Шишковского).

Приборы и принадлежности:

1. Торсионный динамометр

2. Металлическое кольцо

3. Штангенциркуль

4. Нить

5. Магнитная мешалка-нагреватель

6. Одноходовой кран

7. Резиновые шланги

8. Термометр

9. Магнитные мешалки

10. Стеклянные трубки

11. Кристаллизаторы (низкобортные стаканы)

12. Мерный цилиндр

13. Фильтровальная бумага

14. Насос резиновый

15. Штатив с зажимами

16. Дистиллированная вода

17. 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.