Лабораторни упражнения № 207
Дефиниция на повърхността
Напрежение в височина на повдигане FLUID
капилярката
Цел: Да се определи експериментално напрежение на тест течност повишаване на неговата височина в капилярни тръбички повърхност.
Инструменти и аксесоари:
набор от капилярни тръби с различни диаметри,
Носител на капилярни тръбички,
чаша течност.
1. Енергия повърхности
И повърхностното напрежение на течности
На повърхността на течността в близост до границата отделяне на течност и неговите молекули пара подложи междумолекулни взаимодействия, характеризиращ се с междумолекулна взаимодействието на молекулите, те страдат от вътре течност обем.
Фиг. И една молекула. е в обем от течност е заобиколен от всички страни от други молекули на същия флуид, които действат върху него при същата средна сили резултантната от които е следователно равна на нула. Молекула б. намира в повърхностния слой на течност, като например молекули, заобиколени само от долната полукълбо (концентрацията на молекулите на парите на течността или газът, с която граничи с течност е много пъти по-малко от концентрацията на течни молекули, така че силите на взаимодействие с молекулите на пара или газ от горната част на полукълбо могат да бъдат пренебрегвани). В резултат на молекулите в повърхностния слой, получената сила действа активно флуид
За прехвърляне на молекули от течен обем в дълбочина на повърхностния слой е необходимо да работят за преодоляване на силите на тази работа е да се увеличи енергията повърхност. Така го нарича потенциална енергия на молекулите на повърхностния слой.
Повърхностното напрежение zhidkostinazyvaetsya физическа величина е числено равно на работата, необходима за повишаване на течност изотермични повърхността на единица площ:
От формула (1), че повърхностното напрежение се измерва в
На границата на контакт с твърди течности омокрящи явление се наблюдава (не омокрящи), в която течност повърхност е кривината до твърдо тяло стена. Течният повърхност, извити на границата на своето контакт с твърдото тяло, наречена менискус. Линията на която менискус в контакт с твърдо тяло, наречено намокрената периметъра. омокрящи явление (не омокрящи), характеризиращ граница uglomq между твърдата повърхност и менискуса в техните точки на пресичане (вж. фиг. 2).
Течността се омокрящи ако остър ъгъл контакт (0 Ако повърхността на течността се ограничава по някакъв начин контур, коефициентът на повърхностното напрежение е числено равно на силата, действаща на единица дължина на повърхността на контур очертаващ: повърхност вектор напрежение сила насочени тангенциално към повърхността контура на мъжки и перпендикулярно на нея (фиг. 3). От израза (2), че повърхностното напрежение се измерва. 3. капилярни явления Тясната тръба - капилярна (лат capillus -. Косите, т.е. капиляра - тънка тръбичка, като коса) омокрящи ниво на флуида, по-висока от предаващия него широк съд, и не омокрящи нивото на течността, напротив, по-долу (вж. Фиг. 4). височина нивото на течността се променя в капилярите, наречени капилярни явления. Те са свързани с факта, че за овлажняващата течност на равновесие в капилярната свръхналягането генерирани от повърхностното напрежение трябва да бъде базирана на хидростатичното налягане. Както е известно, хидростатичното налягане може да се намери от формулата: където г - течност плътност, г - земното ускорение, Н - височина на течната колона. Излишният налягане може да се намери като съотношение на повърхностното напрежение на повърхността, към която работи: и силата на повърхностното напрежение, от своя страна, може да бъде изразен чрез (2) където L - дължина на контура. В случая на цилиндрична капилярна където R - радиусът на капилярата. след това Приравняването (4) и (3) Получават за повишаване на височината на течността в капилярна з следната формула: Тази формула е строго валидна само за овлажняващата течност почти напълно (или омокрящи) повърхността на твърдото тяло, т.е. В този случай, ъгъл р контактната # 8771; 0, и cosq # 8771; 1 (или р # 8771; стр. и защото р # 8771; - 1, ако не овлажняваща течност). 4. ОПИСАНИЕ НА МЕТОДА ЗА ОБРАБОТКА И УСТАНОВЯВАНЕ В този документ, има три капилярна радиуси R1. R2. R3 да бъде определена. Когато вертикалата понижаване на капилярите в съда от височина на повдигане на течна вода в капилярите са съответно h1. h2. h3. В този случай, коефициентът на повърхностното напрежение, получено от формула (5) е равен h1 стойности. h2 и h3 използвате cathetometer KM-8, който се състои от колона на статив, за измерване на превоз с телескопа и референтната микроскоп (фиг. 5).0). Например, водни мокри стъклени мокри живак цинк. За течности без омокрящи твърдото вещество, ъгълът на контакт тъп (р ¤ 2
1 е монтиран върху статив колона 2. С може да се върти около вертикална ос на колоната 3 чрез дръжките. Груба вертикално движение на измерване превоз 4. подкрепа рамо телескоп е направена от най-отрицателен винт 5. ток - чрез микрометрични винт 6, когато винта 5 фиксиран. Фокусирайки се на зрителни линии и везни изображенията, произведени окуляр 7. и измерения обект - винта 8.
Преди измерването трябва да бъде включен в мрежата чрез трансформатор на осветление микроскоп показател за измерване.
В измерванията трябва да се придържат към следния ред:
1. Отмени фиксирането на винт 5 и да се премести превоз 4 в нивото на измерване на избраната точка обект.
2. Комплект 7 окуляра на телескопа на рязкостта на изображения и мащабът зрителното.
3. фокус върху изображението обект на изследвания обект с винта 8. След това, с помощта на микрометричен винт 6, когато винта 5 закрепени произвеждат точно прицелване телескоп до избраната точка на обекта.
4. Решетка телескоп има мерник, наляво хоризонтална лента, която е проектирана като ъглополовяща ъгъл на нивото на хоризонталната ход (вж. Фиг. 6).
5. За да се измери вътрешния диаметър на капилярната тръбичка трябва да мащаб (виж. Фиг. 7) за отстраняване на първия брой. За това е необходимо да се позиционира мерника на телескопа, както е показано на фиг. 6 (позиция 1 - долната точка на вътрешния диаметър на капилярната). След това, чрез преместване на каретката чрез cathetometer microscrews 6 (за фиксиран винт 5) предполагат телескопа на втората точка на вътрешния диаметър на капилярната тръбичка (точка 2 на фиг. 6). Разликата между две отчитания ще мащаб величината на измерената интервал (в нашия случай - диаметър на капилярната).
Следователно, за удобство, повърхностното напрежение на водата в изчисление формула (6), вместо r1. R2 и R3 е по-добре да се сложи стойностите на вътрешните диаметри на капилярните тръби d1. d2. d3. директно измерва с помощта на cathetometer. След това с формула (6) е под формата:
Формула (7) се изчислява.
В окуляра на скалата на телескоп mm се вижда, обозначено с голям брой (вляво) и скала мрежа (Фиг.7). Индексът за целия референтен е нула мм разполовяване десети от милиметъра. Фиг. 7145-та бара на скалата е нула ъглополовяща. Броене е 145 mm плюс интервала от 145-тата удар до нула ъглополовяща. В този интервал, броят на десети от милиметъра означен с последните преминават разполовяване десети от милиметъра, в този случай, фигура 3.
Разчитайте на няколко стотни от милиметъра се осъществява в хоризонтална посока на решетката, където лентата с мм мащаб се намира точно в средата ъглополовящата. Фиг. 7 мм инсулт пресича пети "вертикално". Окончателният брой е равен на 145.35 мм.
За подобряване на точността на измерване на диаметъра на капилярите, пробите са взети най-малко три пъти и средната стойност се определя.
5. ИЗПЪЛНЕНИЕ НА ПОРЪЧКА работата и поддръжката
1. Чрез трансформатора включва мрежа част от измервателната осветление индикатор микроскоп cathetometer един.
2. Чисто, промива се с дестилирана вода, капилярна тръба, монтирана в опора, монтирана хоризонтално и измерване на вътрешния си диаметър (3 пъти за всеки капилярна) съгласно измерването на процедура cathetometer. От тези стойности и като средно аритметично от резултатите от измерването, записани в таблицата.
3. капилярни тръби, монтирани вертикално и намалиха в съда с вода, така че долните краища на капилярите са под нивото на течността от 5-6 см. След 1-2 минути им асансьор, без да се маха от водата и се притиска с помощта на краката на статив.
4. Чрез разхлабване на винта 5. превоз 4 се премества вертикално и от дръжката 3. предложи телескопа в един от капиляри (поглед izobrazhenieobektav обърната). Използването на винт 8 постигане на ясен образ на обекта на изпитването (в нашия случай - рязко изображение на менискуса).
За определяне на напрежението на повърхността (вж уравнение (7).) Достатъчно да се определи разликата във височината на водните колони в капилярите: h1 - Н2. h1 - H3 и h2 - h3. Ето защо, като се използва cathetometer отстранен разчита само позицията на височините менискусните. Резултатите от измерването са изброени в таблица.
Плътност на водата R = ... кг / м 3. земното ускорение г = ... M / C 2
5. Съгласно формула (7), който се състои от три независими части, изчисляване на коефициентите на повърхностното напрежение на водата, обозначаващ ги като s1. s2. S3. След това се определи средната аритметична стойност.
6. Виж абсолютната D S и относителните резултати грешка E, въз основа на таблична стойност на желаните количества:
Таблично стойност на коефициента на повърхностното напрежение на водата при 20 ° С Stabl = 72,5 х 10-3 N / m.
6. ПРОБЛЕМИ ЗА ДОПУСКАНЕ НА РАБОТА
2. Какво се нарича коефициент на повърхностно напрежение? В какво единици се измерва?
3. Апаратура cathetometer KM-8 и стойността му в тази книга. С какво точност може да направи измервания, използвайки cathetometer?
4. Запис работеща формула и да обясни стойности, посочени в нея.
7. ВЪПРОСИ ЗА ЗАЩИТА НА РАБОТА
2. Определяне на ъгъла на контакт менискус.
3. Какво е явлението омокрящо (не омокрящи) повърхността на твърда течност. Дайте примери.
4. Какво определя височината на течността в повдигането на капилярна? Изходна формула (5).
5. Вземете работа с формула (6), за да се изчисли напрежението на повърхността на течността.
6. Кои фактори могат да повлияят на резултата от експеримента на работно настройка?
Свързани статии