ПРАКТИКУМ ПО МЕХАНИКЕ И МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКЕ

Гуманитарные науки

У нас студенты зарабатывают деньги

 Дипломы, работы на заказ, недорого

 Контрольные работы

Контрольные работы

 Репетиторы онлайн по английскому

Репетиторы онлайн по английскому

Приглашаем к сотрудничеству преподователей

Приглашаем к сотрудничеству преподователей

Готовые шпаргалки, шпоры

Готовые шпаргалки, шпоры

Отчет по практике

Отчет по практике

Приглашаем авторов для работы

Авторам заработок

Решение задач по математике

Закажите реферат

Закажите реферат

Практикум по физике Лабораторные работы по информатике Microsoft Visio Алгоритмические основы машинной графики AutoCAD
Практикум по механике и молекулярной физике
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ
МАТЕМАТИЧЕСКИЙ МАЯТНИК
Физический маятник
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОДУЛЯ ЮНГА
ПОПЕРЕЧНЫЕ КОЛЕБАНИЯ СТРУНЫ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ВЯЗКОСТИ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА
ОПРЕДЕЛЕНИЕ АДИАБАТИЧЕСКОЙ ПОСТОЯННОЙ ВОЗДУХА
Вынужденные колебания линейного осциллятора
Лабораторные работы по информатике
Определение параметров n-мерных коммутационных структур
Преобразование последовательного алгоритма в параллельный
Представление алгоритмов в виде граф–схем.

Построение матрицы логической несовместимости операторов

Построение множеств взаимно независимых операторов
Определение ранних и поздних сроков окончания выполнения операторов
Запуск параллельных программ на кластере
Microsoft Visio
Спецификация требований к информационной системе
Основы работы в редакторе деловой графики Microsoft Visio 2010.
Лабораторная работа №3
Лабораторная работа №4
Функциональное моделирование
Диаграмма классов
Алгоритмические основы машинной графики

Анимация и морфинг

Отсечение прямоугольным окном
Построение проекции трехмерного объекта
Создание простых объектов
Основные навыки работы с объектами
Привязка объектов
Редактирование формы произвольных кривых
Приемы работы с контурами объектов
Создание цветных изображений
Обмен изображениями с другими программами
Ввод и редактирование текста
СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ AutoCAD
Основы работы с использованием системы AutoCAD
Команды рисования
Нанесение надписей
Команды редактирования
Проставление размеров на чертеже
Работа с блоками чертежа
 

Лабораторная работа № 7

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ

Цель работы: определить коэффициент поверхностного натяжения (КПН) дистиллированной воды при комнатной температуре.

Оборудование: чашка с водой, алюминиевые кольца, пружинный динамометр, линейка, капельница, аналитические весы.

Основание к допуску

Иметь краткий конспект теоретической части и практического выполнения работы.

Знать порядок выполнения лабораторной работы.

Основание к зачету

Иметь отчет о данной лабораторной работе с заполненными таблицами и графиками.

Ответить на вопросы:

Что называется КПН? Формула. Единицы его измерения.

Что такое свободная энергия поверхности жидкости?

Какие вещества называются поверхностно активными?

Чем объясняется смачивание жидкостью поверхности твердого тела?

Какую форму имеет поверхность смачивающей и несмачивающей жидкости? Изобразить схематически.

Чем обусловлено и как направлено дополнительное давление? Формула.

Как объяснить капиллярные явления? Как рассчитать высоту подъема жидкости в капиллярной трубке?

Как в природе и на практике проявляется поверхностное натяжение и капиллярные явления?

Краткая теория

На молекулы жидкости, расположенные на ее поверхности со стороны других молекул действуют силы, направленные внутрь жидкости, вследствие чего поверхностный слой жидкости производит на остальные слои молекулярное давление, в результате которого жидкость принимает такую форму, чтобы поверхность ее была наименьшей при данном объёме (роса в форме шарика).

Напряженное состояние поверхностного слоя жидкости называется поверхностным натяжением и вызвано силами притяжения между молекулами этого слоя.

Сумма сил притяжения, действующих на контур, ограничивающий поверхность жидкости, называется силой поверхностного натяжения. Отношение силы поверхностного натяжения, действующей на контур, ограничивающий поверхность жидкости, к длине этого контура называется коэффициентом поверхностного натяжения:

. (7.1)

Измеряется коэффициент поверхностного натяжения в Н/м.

При растяжении поверхности жидкости из глубины жидкости извлекаются молекулы, совершается работа против молекулярных сил, потенциальная энергия поверхности жидкости увеличивается. При уменьшении поверхности молекулярные силы сами совершают работу по затягиванию молекул внутрь и потенциальная энергия поверхности уменьшается. Эта энергия называется свободной энергией поверхности жидкости W. КПН может быть определен как отношение свободной энергии поверхности жидкости к площади этой поверхности и измеряется в ,

. (7.2)

Величина КПН меняется от находящихся в жидкости примесей. Вещества, ослабляющие поверхностное натяжение, называются поверхностно активными веществами – ПАВ (нефть, спирт, эфир, мыло). Соль и сахар увеличивают силу поверхностного натяжения. На действии ПАВ основан метод борьбы с малярийными комарами, личинки которых тонут, если поверхность зараженного водоема полита нефтью, ослабляющей поверхностное натяжение.

Молекулы жидкости взаимодействуют не только друг с другом, но и с молекулами твердых тел. Если взаимодействие между молекулами самой жидкости больше взаимодействия между молекулами жидкости и твердого тела, то такая жидкость будет несмачивающей (рис. 10а). Если же силы взаимодействия между молекулами жидкости и твердого тела больше сил взаимодействия между молекулами самой жидкости, то жидкость будет смачивающей (рис. 10б).

 

q > 900 q < 900

 а) б)

Рис.10

Листья и стебли растений покрыты тонким воскообразным налетом – кутикулой, не смачивающейся водой, поэтому не размокают под дождем деревья, стога сена, скирды соломы.

Угол между поверхностью твердого тела и касательной к поверхности жидкости называется краевым углом смачивания q.

Поверхность жидкости (мениск), налитой в сосуд, искривляется у ее стенок: приподнимается в случае смачивающей жидкости (мениск вогнутый – рис. 11а) и опускается в случае несмачивающей жидкости (мениск выпуклый – рис. 11б).

 а) б)

Рис.11

Так как поверхность жидкости стремится сократиться до минимума, то за счет изогнутой поверхности возникает дополнительное давление Dр, определяемое формулой Лапласа

 , (7.3)

где R1 и R2 – радиусы кривизны двух взаимно перпендикулярных поверхностей. Знаки «+» и «–» указывают направление дополнительного давления (рис. 11).

Если жидкость налита в узкий цилиндрический сосуд малого диаметра (капиллярные трубки), то за счет дополнительного давления она поднимается вверх по трубке (в случае смачивающей жидкости) на высоту h, определяемую формулой Жюрена (рис. 11)

, (7.4)

где r – радиус капилляра; r - плотность жидкости. Капиллярные явления играют, большую роль в природе. Если поступление питательных веществ в корневую систему регулируется процессом диффузии, то подъем питательного раствора по стеблю или стволу растения в значительной мере обусловлен явлением капиллярности: раствор поднимается по тонким капиллярным трубкам, образованным стенками растительных клеток.

По капиллярам почвы поднимается вода из глубинных в поверхностные слои почвы. Уменьшая диаметр почвенных капилляров путем уплотнения почвы можно усилить приток воды к поверхности почвы, то есть к зоне испарения и этим ускорить высушивание почвы. Наоборот, разрыхляя поверхность почвы и создавая тем самым прерывистость в системе почвенных капилляров можно задержать приток воды к зоне испарения, и замедлить высушивание почвы. Именно на этом основаны известные агротехнические приемы регулирования водного режима почвы – прикатка и боронование. Коэффициент поверхностного натяжения можно определить различными методами. В нашей работе он определяется методом отрыва кольца.

Порядок выполнения работы

Проверьте состояние установки. Плоскость кольца должна быть горизонтальна.

Отсчитайте положение указателя «а» на шкале ненагруженного динамометра, затем положение «b», когда на чашку положен груз массой m, выраженной в кг. Вес определите по формуле Р = mg.

Убрав грузик, поднимите кювету с водой при помощи кремальеры до соприкосновения поверхности жидкости с кольцом. Опустите кювету, определите положение «с» указателя в момент отрыва кольца. Опыт повторите 3 раза и возьмите среднее значение.

По формуле  вычислите цену деления шкалы динамометра в Н/дел.

По формуле l = π (d1 + d2) (где d1 и d2 – внешний и внутренний диаметр кольца) вычислите длину границы поверхностного слоя в метрах, ограниченного кольцом.

По формуле  вычислите коэффициент поверхностного натяжения воды.

Найдя по таблице значение коэффициента поверхностного натяжения воды при температуре опыта, найдите погрешность

.

Данные занесите в таблицу 1.

Таблица 1

1

2

3

4

5

6

a

c

(с-а)

a, Н/м

Лабораторные работы