Методика измерения коэффициента поверхностного натяжения

Методика измерения коэффициента поверхностного натяжения σ поясняется рисунком 1. К динамометру подвешивается легкая проволочная конструкция П-образной формы. Средняя часть этой конструкции – участок А - В располагается горизонтально. Исходное положение проволочной конструкции – ее полное погружение под поверхность жидкости; этому должно соответствовать нулевое деление шкалы динамометра. Если полностью погруженную проволочку осторожно поднимать, она “потянет” за собой воду; в результате поверхность жидкости увеличиться. Это увеличение поверхности приблизительно можно оценить соотношением:

где:

- длина горизонтальной части проволоки;

х – высота подъема верхней образующей этого участка над исходной поверхностью жидкости;

цифрой 2 учитывается, что дополнительная поверхность жидкости возникает по обе стороны участка проволоки .

В положении, показанном на рис. 1 усилие, регистрируемое динамометром, уравновешивает вертикальную составляющую силы поверхностного натяжения:

F_у = 2 F_н = 2 σ l, (1)

где:

F_у - усилие, регистрируемое динамометром;

F_н – вертикальная составляющая силы поверхностного натяжения жидкости по одну сторону от горизонтального участка проволоки П-образной формы.

Из (1) следует формула для расчета коэффициента поверхностного натяжения, используемая в данной работе:

σ = F_у / 2 l. (2)

Порядок выполнения работы

Рис. 1

1. На верхнем кронштейне штатива подвесить пружинный динамометр. На крючок пружинного динамометра подвесить одну из П-образных проволок, длина рабочего участка АВ которой равна ₁.

2. Чтобы исключить влияние первоначального растяжения пружины динамометра под действием веса проволоки на результаты измерения, установить стрелку динамометра против нулевого деление шкалы. Для этого: отвернуть стопорный винт шкалы; переместить шкалу так, чтобы стрелка динамометра располагалась параллельно шкале против нулевой отметки; завинтить стопорный винт.

3. На подвижной платформе штатива разместить чашку для исследуемой жидкости; центр чашки должен совпадать с осью измерительной пружины.

4. Налить в чашку дистиллированную воду; ее должно быть достаточно, чтобы П-образная проволока быть полностью погружена в жидкость.

5. Слегка ослабить крепление подвижной платформы винтом зажима на штативе и поднять платформу настолько, чтобы П-образная проволока полностью погрузилась в жидкость.

6. Медленно опускать подставку с чашкой и следить за растяжением пружины динамометра; это движение продолжать до момента отрыва жидкости от П-образной проволоки.

Зафиксировать по шкале динамометра значение силы, при которой произошел отрыв. Занести полученное при данном наблюдении значение в таблицу 1 (в стоку I).

Повторить эти операции еще 5 раз.

Таблица 1

№ опыта	Fy	№ наблюдения						Ср. зн. Fy	
		1	2	3	4	5	6
I	(Fy)1
II	(Fy)2

7. Заменить первую П – образную проволоку на в вторую – с длиной рабочего участка АВ равной ₂.

8. Повторить операции по п.п. 2, 5, 6 со второй П – образной проволокой. Результаты шести наблюдений занести в таблицу 1 (в строку II).

9. Рассчитать средние значения сил (F_y)₁ и (F_y)₂ ; используя эти значения рассчитать значения  для I – го и II – го опытов по формуле (2). Результаты занести в таблицу 1.

Рассчитать среднее значение  по результатам I – го и II – го опытов.

10. Рассчитать погрешность , обрабатывая результаты по методике косвенных измерений с учетом следующих данных:

, приборная погрешность динамометра ΔF _пр = 0,5 Н.