Ako merať povrchové napätie -

Povrchové napätie opisuje schopnosť kvapaliny odolávať pevnosti gravitácie. Napríklad voda na povrchu tabuľkových formulárov klesá, pretože molekuly vody sú priťahované k sebe navzájom, čo pôsobí proti silu gravitácie. Je vďaka povrchovému napätiu ťažších objektov, napríklad hmyz, môže byť držaný na povrchu vody. Povrchové napätie sa meria v platnosti (h) rozdelená jednotkou dĺžky (M), alebo v množstve energie na jednotku plochy. Sila, s ktorou molekuly vody interagujú (súdržnosť), spôsobuje napätie, čo vedie k kvapkám vody (alebo iné kvapaliny). Povrchové napätie možno merať pomocou niekoľkých jednoduchých položiek, ktoré sú prakticky v každom dome a kalkulačke.

Kroky

Metóda 1 z 3:

S pomocou rocker

jeden. Zaznamenajte rovnicu na povrchové napätie. V tomto experimente je rovnica na určenie povrchového napätia nasledovné: F = 2sd, kde F - Sila v Newton (H), S - povrchové napätie v newtonoch na meter (N / M), D - dĺžka použitá v experimente ihly. Vyjadrite povrchové napätie z tejto rovnice: S = f / 2d.

Sila sa vypočíta na konci experimentu.
Pred pokračovaním s experimentom meranie dĺžky ihly v metroch pomocou pravítka.

Obrázok s názvom OPATRENIA OPATRENIA POVRCHOVÉHO POTREBU KROKU 2

2. Popíšte malý rocker. V tomto experimente sa na určenie povrchového napätia použije rocker a malá ihla, ktorá pláva na povrchu vody. Je potrebné starostlivo zaobchádzať s výstavbou rockovača, pretože presnosť výsledku závisí od toho. Môžete použiť rôzne materiály, hlavná vec je urobiť horizontálny priebeh niečoho ťažký: drevo, plasty alebo hustá lepenka.

Určite stred prúžky (napríklad pravítka slamy alebo plastov), ktorú budete používať ako priečok, a vŕtať alebo nalejte dieru na tomto mieste, bude to bod podpory priečok, na ktorom bude otáčať sa. Ak používate plastovú slamu, len nalejte s kolíkom alebo nechtom.

Vŕtajte alebo nalejte otvory na koncoch priečočka, takže sa nachádzajú v rovnakej vzdialenosti od centra. Úver cez otvory vlákien, na ktorých pozastavíte pohár na náklad a ihlu.

V prípade potreby priniesť rocker s knihami alebo inými dostatočne pevnými predmetmi tak, aby priečnik zostal v horizontálnej polohe. Je potrebné, aby sa priebeh voľne otáčal okolo nechtu alebo tyče uviazol v jej strede.

Obrázok s názvom MERANIE OPATRENIA POVRCHOVÉHO POTREBA KROKU 3

3. Vezmite kus hliníkovej fólie a valte ho do tvaru boxu alebo taniera. Nie je vôbec potrebné, aby tento tanier mohol mať pravú štvorcovú alebo okrúhly tvar. Vyplňte ho vodou alebo iným nákladom, takže sa o to postaráte o jej váhu.

Pozastaviť box alebo fóliový tanier na jeden koniec priečku. Urobte malé otvory na okrajoch taniera a niť cez ne, takže tanier visel na priečnom kryte.

Obrázok s názvom MERANIE OPATRENIA POVRCHOVÉHO POTREBUJÚCE KROKU 4

4. Pozastaviť na druhý koniec priečneho okruhu ihly alebo papiera, takže je horizontálne. Kravatu horizontálne ihly alebo papierové spony do závitu, ktorý visí z druhého konca prieskumu. Tak, že experiment je schopný, je potrebné umiestniť ihlu alebo papierové klince.

päť. Plastifikátor na priečnom paneli na vyváženie kontajnera hliníkovej fólie. Pred pokračovaním s experimentom je potrebné zabezpečiť, aby bol priečok vodorovne. Fóliový tanier je ťažšie ihly, takže na jeho strane priečku klesá. Pripojte dostatočné množstvo plastelínu na opačnú stranu priečočku, takže je horizontálne.

Toto sa nazýva vyváženie.

Obrázok s názvom MERANIE OPATRENIA POVRCHOVÉHO POTREBUJE KROKU 6

6. Umiestnite ihlu visí na závit alebo uzatvorenie papiera. V tomto kroku bude potrebné ďalšie úsilie na usporiadanie ihly na povrchu vody. Uistite sa, že ihla nie je ponorená do vody. Nádobu naplňte vodou (alebo inou kvapalinou s neznámym povrchovým napätím) a položte ho pod závesnou ihlou tak, aby ihla bola umiestnená priamo na povrchu tekutiny.

Urobte to tak, že lano drží ihlu zostáva na mieste a bola dostatočne natiahnutá.

Obrázok s názvom Opatrenie Povrchové napnutie krok 7

7. Zvážte na malé váhy niekoľko kolíkov alebo malé množstvo meraných kvapiek vody. Pridávate do hliníkovej tanieriky na rocker jeden pin alebo kvapka vody. V tomto prípade je potrebné poznať presnú hmotnosť, v ktorej sa ihla odstraňuje z povrchu vody.

Vypočítať počet kolíkov alebo kvapiek vody a zvážte ich.

Určite hmotnosť jedného kolíka alebo kvapiek vody. Ak to chcete urobiť, zdieľajte celkovú hmotnosť na počte kolíkov alebo kvapiek.

Predpokladajme, že 30 pinov váži 15 gramov, potom 15/30 = 0,5, to znamená, že jeden kolík váži 0,5 gramov.

Obrázok s názvom Opatrenie Povrchové napätie Krok 8

osem. Pridajte kolíky alebo kvapky vody do jednej v hliníkovej fóliovej tanierike, kým sa ihla nerozbije od povrchu vody. Postupne pridajte jeden kolík alebo kvapku vody. Opatrne sledujte ihlu tak, aby nenechali ujsť okamih, keď po ďalšom náraste nákladu sa odtrhne od vody. Akonáhle sa ihla rozpadá z povrchu kvapaliny, prestaňte pridávať kolíky alebo kvapky vody.

Vypočítať počet kolíkov alebo kvapôčok vody, v ktorom ihla na opačnom konci priečku vypnutá od povrchu vody.

Zapíšte si výsledok.

Opakujte zážitok z niekoľkých (5 alebo 6) časov, aby ste získali presnejšie výsledky.

Zvážte priemernú hodnotu výsledkov. Ak to chcete urobiť, zložte počet kolíkov alebo kvapiek vo všetkých experimentoch a rozdeľte množstvo podľa počtu experimentov.

Obrázok s názvom OPATRENIA OPATRENIA POVRCHOVÉHO POTREBA KROKU 9

deväť. Preložiť počet kolíkov do platnosti. Na tento účel vynásobte počet gramov o 0,00981 n / g. Ak chcete vypočítať povrchové napätie, je potrebné poznať výkon, ktorý je potrebný na opustenie ihly z povrchu vody. Vzhľadom k tomu, že ste počítali hmotnosť kolíka v predchádzajúcom kroku, aby ste určili silu, stačí na násobenie tejto hmotnosti o 0,00981 n / g.

Vynásobte číslo umiestnené v tanierike na hmotnosť jedného kolíka. Ak napríklad dáte 5 pinov s hmotnosťou 0,5 gramov, ich celková hmotnosť bude 0,5 g / pin = 5 x 0,5 = 2,5 gramov.

Vynásobte počet gramov na multiplikátor 0,00981 n / g: 2,5 x 0,00981 = 0,025 n.

Obrázok s názvom OPATRENIA OPATRENIA POTREBNÉ POTREBUJÚCE KROK 10

10. Získané hodnoty v rovnici a nájdite požadovanú hodnotu. Pomocou výsledkov získaných počas experimentu môžete definovať povrchové napätie. Len nahrádzate nájdené hodnoty a vypočítajte výsledok.

Predpokladajme, že vo vyššie uvedenom príklade je dĺžka ihly 0,025 metra. Hodnoty na rovnicu nahrádzame a získavame: s = f / 2d = 0,025 n / (2 x 0,025) = 0,05 n / m. Povrchové napätie kvapaliny je teda 0,05 n / m.

Metóda 2 z 3:

O kapilárnom účinku

jeden. Ďalšie informácie o kapilárnom efektu. Na pochopenie kapilárnych javov, musíte sa najprv oboznámiť s silami adhézie a súdržnosti. Adhézia spôsobuje priľnavosť kvapaliny na pevný povrch, ako je sklo. Vďaka silu súdržnosti molekúl tekutiny navzájom priťahovali.. Kĺbové pôsobenie adhézie a kohéznych síl spôsobuje zdvíhanie tekutiny v tenkých skúmavkách.

Vo výške zdvihnutia tekutiny v skúmavke môžete vypočítať povrchové napätie tejto tekutiny.
Kohézne sily vedú k tvorbe bublín a kvapky na povrchu. Po kontaktnej tekutine s vzduchom sú tekuté molekuly priťahované k sebe, v dôsledku čoho sa vytvorí bublina.
Adhézia vedie k tvorbe menisku, ktorá je viditeľná v miestach kontaktu kvapaliny so sklenenými stenami. Konkávna forma menisku je viditeľná voľným okom.
Príkladom kapilárneho efektu je výťah kvapaliny na slamenej, znížená do pohára s vodou.

Obrázok s názvom OPATRENIA OPATRENIA POVRCHOVÉ POTREBY Krok 12

2. Zaznamenajte rovnicu, aby ste určili povrchové napätie. Povrchové napätie sa vypočíta takto: S = (ρhgA / 2), kde S - Povrchové napätie, ρ - hustota štúdia kvapaliny, H - Výška zdvíhacej tekutiny v trubici, G - zrýchlenie voľného poklesu z dôvodu gravitácie pôsobiaceho na kvapaline (9,8 m / s), A - Radius kapilárna trubica.

Pri nahrávaní údajov do tejto rovnice sa uistite, že sú vyjadrené Metrické jednotky merania: Hustota v kg / m, výška a polomer v metroch, zrýchlenie voľného pádu v m / s.

Ak sa hustota kvapaliny nedá vopred, možno nájsť v adresári alebo vypočítať Hustota vzorca = hmotnosť / objem.

Povrchové napätie sa meria v newtonoch na meter (N / M). Newton je 1 kg * m / s. Na nezávisle definovať jednotky merania, len nahradiť iba ich do rovnice, bez numerických hodnôt: s = kg / m * m * m / s * m. Ak ste znížili dva metre v čitateľovi a denominátor, dostaneme 1 kg * m / s / m, to znamená 1 n / m.

Obrázok s názvom OPATRENIA OPATRENIA POVRCHOVÉHO POTREBUJÚCICH KROKU 13

3. Nalejte tekutinu do nádoby s neznámym povrchovým napätím. Vezmite plytkú misku alebo misku a nalejte do neho kvapalinu tak, že pokrýva spodnú časť 2-3 centimetrov. Množstvo tekutiny nehrajú úlohu, hlavná vec sa má jasne vidieť, koľko sa zvýši v kapilárnej trubici.

Ak sa chystáte experimentovať s rôznymi kvapalinami, dôkladne čistite a vysušte dosku pred naliatím ďalšej kvapaliny do nej, alebo pri každom použití inej nádoby.

Obrázok s názvom OPATRENIA OPATRENIA POVRCHOVÉ POTREBY KROK 14

4. Do kvapaliny nižšia čistá tenká trubica. Vo výške zdvíhania kvapaliny v tejto skúmavke definujete povrchové napätie. Trubka musí byť čistá, aby ste mohli jasne vidieť, ako sa tekutina zvýši vysoká vysoká v doske. Okrem toho musí mať trubica trvalé polomer.

Ak chcete merať polomer, jednoducho pripojte pravítko na horný okraj trubice a určte priemer. Potom ustupuje priemer na 2 a nájdete polomer.

Obrázok s názvom Opatrenie Povrchové napnutie krok 15

päť. Zmerajte výšku, ku ktorej kvapalina stúpa nad jeho hladinou v tanieri. Premiestnite okraj čiary na povrch tekutiny v doske a určte, ktorá výška sa v trubici zvýšila. Voda v trubici stúpa v dôsledku skutočnosti, že zdvíhacia sila povrchového napätia presahuje gravitáciu.

Obrázok s názvom MERANIE OPATRENIA POVRCHOVÉHO POTREBA KROK 16

6. Hodnoty v rovnici a vykonajte výpočty. Potom, čo definujete všetky potrebné hodnoty, nahradiť ich rovnicou a nájsť povrchové napätie. Nezabudnite preniesť všetky hodnoty na metrické jednotky merania, aby ste dosiahli správny výsledok.

Predpokladajme, že meriame povrchové napätie vody. Hustota vody je asi 1 kg / m (v tomto príklade používame približné hodnoty). Zrýchlenie voľného pádu je 9,8 m / s. Nech je polomer trubice 0,029 m a voda sa zvýšila na výšku 0,5 m. Čo sa rovná povrchovému napätiu vody?

Získané hodnoty nahrádzame do rovnice a získajú sa: s = (ρhgA / 2) = (1 x 9,8 x 0,029 x 0,5) / 2 = 0,1421 / 2 = 0,071 j / m.

Metóda 3 z 3:

Ako určiť relatívne povrchové napätie mincou

jeden. Zbierajte všetko, čo potrebujete. Pre tento experiment budete potrebovať pipetu, suchú mincu, vodu, malú misku, umývačku riadu, rastlinný olej a uterák. To všetko možno nájsť doma alebo v najbližšom obchode. Môžete to urobiť bez prostriedkov na umývanie riadov a rastlinného oleja, ale na porovnanie budete potrebovať niekoľko rôznych kvapalín.

Pred začatím experimentu sa uistite, že minca je čistá a suchá. Ak používate mokrú mincu, získajte nepresné výsledky.
Tento experiment neumožňuje vypočítať povrchové napätie, môže sa porovnať iba s povrchovým napätím rôznych kvapalín.

Obrázok s názvom OPATRENIA OPATRENIA POVRCHOVÉHO POTREBA KROKU 18

2. Odkvapkávajte na povrchu mince na jednej kvapke tekutiny. Dajte mincu na uterák alebo iný povrch, ktorý nie je desivý na mokrý. Napíšte prvú tekutinu v pipete, potom sa neponáhľa, aby sa na mince jednu kvapku. Zároveň zvážte kvapky. Pokračujte, kým tekutina neprekračuje mincu.

Zapíšte si, koľko kvapiek to trvalo, aby sa tekutina rozliala minca.

Obrázok s názvom OPATRENIA OPATRENIA POVRCHOVÉHO POTREBA KROKU 19

3. Tento postup opakujte s rôznymi kvapalinami. Zakaždým, keď zmeníte kvapalinu a vysušte mincu. Suché povrchu, ku ktorému si dal mincu. Použite rôzne pipety alebo vyčistite pipetu pred novým experimentom.

Skúste pridať do vody trochu prostriedky na umývanie riadu, potom preskočiť vodu do mince a zistite, či sa povrchové napätie zmenilo.

Obrázok s názvom MERANIE OPATRENIA POVRCHOVÉ POTREBY KROK 20

4. Porovnajte počet kvapiek, ktoré sú potrebné pre rôzne kvapaliny, aby sa minca vyplnila. Skúste experimentovať s jednou kvapalinou niekoľkokrát na posúdenie presnosti získaných výsledkov. Aveny výsledky: Zložte počet kvapôčok v rôznych experimentoch a zdieľajte množstvo pre počet experimentov. Zapíšte si, koľko kvapiek potrebných pre rôzne tekutiny, aby sa naplnila minca.

Čím viac kvapiek jednej alebo inej tekutiny potrebnej na vyplnenie mince, tým vyššie je povrchové napätie tejto tekutiny.

Umývací detergent znižuje povrchové napätie vody pridaním na vyplnenie menšie kvapôčky mincí.