Hogyan mérjük a felületi feszültséget -

A felületi feszültség leírja a folyadék képességét, hogy ellenálljon a gravitáció erősségének. Például a táblázat felszínén lévő víz csepp, mivel a vízmolekulák egymáshoz vonzódnak, ami ellensúlyozza a gravitációs erejét. A nehezebb tárgyak felületi feszültségének köszönhetően például a rovarok a víz felszínén tarthatók. A felületi feszültséget a hatályban (H) mérjük, osztva egy hosszúságú egység (M), vagy az energiaterületenkénti energia mennyiségével. Az erő, amellyel a vízmolekulák kölcsönhatásba lépnek (kohéziós erő), feszültséget okoznak, ami vízcseppet (vagy más folyadékokat) okoz. A felületi feszültség több egyszerű elem segítségével mérhető, amelyek gyakorlatilag minden otthoni és számológépben vannak.

Lépések

1. módszer 3:

Egy rocker segítségével

egy. Rögzítse a felületi feszültség egyenletét. Ebben a kísérletben a felületi feszültség meghatározásához szükséges egyenlet a következő: F = 2sd, ahol F - Erő Newton (H), S - Felszíni feszültség a Newtons-ban méterenként (N / M), D - A tű kísérletében használt hosszúság. Expresszálja a felületi feszültséget az egyenletből: S = f / 2d.

Az erő a kísérlet végén kerül kiszámításra.
Mielőtt folytatná a kísérletet, mérje meg a tűhosszat méterrel a vonalzó segítségével.

2. Írjon le egy kis lengőt. Ebben a kísérletben egy rocker és egy kis tű, amely a víz felszínén úszható, a felületi feszültség meghatározására szolgál. Szükséges gondosan kezelni a rocker építését, mivel az eredmény pontossága attól függ. Használhat különböző anyagokat, a legfontosabb dolog, hogy egy horizontális kereszteződést valami kemény: fa, műanyag vagy sűrű karton.

Határozza meg a központ a rúd (például szalma vagy műanyag vonalzó), ami akkor fog használni, mint egy lőtt, és a fúró vagy öntse a lyukat ezen a helyen, akkor a pont a támogatást a keresztléc, amelyen majd szabadon forog. Ha műanyag szalmát használ, csak öntsük egy csapjal vagy köröm.

Fúrjon vagy öntsön lyukakat a keresztléje végére, hogy a központtól azonos távolságra helyezzenek. Hitel a szálak lyukán keresztül, amelyen felfüggeszti a csészét a rakományra és a tűt.

Szükség esetén vigye a rockeret könyvekkel vagy más kellően szilárd tárgyakkal, hogy a keresztléje vízszintes helyzetben maradjon. Szükséges, hogy a keresztléje szabadon forogjon a köröm körül, vagy a közepén ragadt.

3. Vegyünk egy darab alumínium fóliát, és tekerje át egy doboz vagy csészealj alakú. Ez egyáltalán nem szükséges, hogy ez a csészealj legyen egy derékszögű vagy kerek alakú. Vízzel vagy más rakományt tölt be, ezért vigyázzon rá, hogy létezik-e.

Felfüggeszti a doboz vagy fólia csészealj a keresztléc egyik végére. Csinálj kis lyukakat egy csészealj szélén és szálakon keresztül, hogy a csészealj lógott a keresztkarban.

4. Felfüggeszti a tű vagy a papírkapcsok keresztléje másik végét, hogy vízszintesen legyen. Kössön egy vízszintesen tűt vagy papírkapcsokat a szálra, amely a keresztléc másik végétől függ. Annak érdekében, hogy a kísérlet képes legyen, meg kell tűrt egy tűt vagy papírt.

öt. Lágyítás plaszticin a keresztlécen az alumínium fólia tartály kiegyensúlyozására. Mielőtt folytatná a kísérletet, biztosítani kell, hogy a keresztléje vízszintesen legyen. A fólia csészealj nehezebb tűk, így a keresztléje oldalán leesik. Csatlakoztasson elegendő mennyiségű műanyagot a keresztléc másik oldalához, hogy vízszintesen legyen.

Ezt a kiegyenlítőnek nevezik.

6. Helyezze a tűt a szálra vagy a papírzárásra. Ebben a lépésben további erőfeszítésekre lesz szükség ahhoz, hogy a tűt a víz felszínén rendezzék. Győződjön meg róla, hogy a tű nem merül fel a vízbe. Töltse ki a tartályt vízzel (vagy más folyadékkal ismeretlen felületi feszültséggel), és tegye a lógó tűbe, hogy a tű közvetlenül a folyadék felületén helyezze el.

Tegye ezt úgy, hogy a kötél tartja a tűt a helyszínen, és elégedett volt.

A kép Mérés Felszíni feszültség 7. lépés

7. Mérjük meg a kis mérlegeket több csap vagy kis mennyiségű mért vízcseppek. Hozzáadsz az alumínium csészealjhoz egy rocker egy csapot vagy vízcseppet. Ebben az esetben meg kell ismerni a pontos súlyt, amelyen a tű leáll a víz felszínéről.

Számítsa ki a víz vagy cseppek számát, és mérje meg őket.

Meghatározza az egyik tű vagy vízcsepp súlyát. Ehhez ossza meg a teljes súlyt a csapok vagy cseppek számán.

Tegyük fel, hogy 30 pins súlya 15 gramm, majd 15/30 = 0,5, azaz egy pólus 0,5 gramm súlyú.

A kép megemlített felületi feszültség 8. lépés

nyolc. Adjunk hozzá csapokat vagy vízcseppeket az alumínium fóliakötőbe, amíg a tű eltűnik a víz felszínéről. Fokozatosan adjon hozzá egy csapot vagy csepp vizet. Óvatosan figyelje a tűt, hogy ne hagyja ki a pillanatot, amikor a rakomány egy másik növekedése után megszűnik a víztől. Amint a tű leáll a folyadék felületéről, hagyja abba a csapok vagy a vízcseppek hozzáadását.

Számítsa ki a víz vagy cseppek számát, amelyeknél a keresztléc ellentétes végétől a tű elszakadt a víz felszínéről.

Írja le az eredményt.

Ismételje meg a több (5 vagy 6) időtartam tapasztalatait, hogy pontosabb eredményeket kapjon.

Fontolja meg az eredmények átlagos értékét. Ehhez hajtsa végre a csapok számát vagy cseppeket minden kísérletben, és osztja meg az összeget a kísérletek számával.

kilenc. Fordítsa meg a csapok hatályba. Ehhez többszörözze meg a gramm számát 0,00981 n / g. A felületi feszültség kiszámításához meg kell ismerni azt a hatalmat, amely ahhoz szükséges, hogy a tűt elhagyja a víz felszínéről. Mivel az előző lépésben a PIN-kód súlyát számoltad az erő meghatározásához, elegendő ahhoz, hogy ezt a súlyt 0,00981 n / g-vel szorozza meg.

Szorozzuk meg a csészealjba helyezett számot az egyik tű súlyán. Ha például 0,5 gramm súlyú csapot helyez, összsúlyuk 0,5 g / pin = 5 x 0,5 = 2,5 gramm lesz.

Szorozzuk meg a grammok számát a 0,00981 n / g multiplikátoron: 2,5 x 0,00981 = 0,025 n.

10. A kapott értékeket az egyenletben, és keresse meg a kívánt értéket. A kísérlet során kapott eredmények segítségével meghatározhatja a felületi feszültséget. Csak helyettesítse az eredményeket, és kiszámítja az eredményt.

Tegyük fel, hogy a fenti példában a tű hossza 0,025 méter. Az értékeket az egyenlethez helyettesítjük, és megkapjuk: S = F / 2D = 0,025 N / (2 x 0,025) = 0,05 N / m. Így a folyadék felületi feszültsége 0,05 n / m.

3. módszer 3:

A kapilláris hatás

egy. Ismerje meg a kapilláris hatását. A kapilláris jelenségek megértéséhez először meg kell ismerned az adhézió és a kohézió erejét. Az adhézió a folyadék ragasztását eredményezi szilárd felületre, például üvegre. A folyadékmolekulák kohéziójának hatalmának köszönhetően egymás felkeltették egymást.. Az adhézió és a kohéziós erők közös hatása a vékony csövekben emelőfolyadékot okoz.

A folyadék felemelésének magasságában kiszámíthatja a folyadék felületi feszültségét.
A kohéziós erők a buborékok kialakulásához vezetnek, és a felszínen cseppek. A levegővel való érintkezés után folyadékmolekulák vonzódnak egymáshoz, aminek következtében a buborék kialakulása.
A tapadás egy menisziszkusz kialakulásához vezet, amely észrevehető a folyadék érintkezési helyén, üvegfalakkal. A meniszkusz homorú formája látható a szabad szemmel.
A kapilláris hatás példája a szalma folyadékának emelése, vízzel leeresztve.

A kép mérete Felszíni feszültség 12. lépés

2. Rögzítse az egyenletet a felületi feszültség meghatározásához. A felszíni feszültséget az alábbiak szerint kell kiszámítani: S = (ρhga / 2), ahol S - Felületi feszültség, ρ - A folyadék sűrűsége a vizsgálat alatt, H - A folyadék emelőfolyadékának magassága a csőben, G - A szabaddés gyorsítása a folyadékra ható gravitációs ereje miatt (9,8 m / s), A - RADIUS CAPILLARY TUBE.

Ha az adatokat az egyenletbe helyezzük, győződjön meg róla, hogy kifejezve vannak Metrikus mértékegységek: Sűrűség kg / m, magasság és sugár méterben, gyorsulás szabad esés m / s.

Ha a folyadék sűrűsége nincs előre, akkor megtalálható a könyvtárban vagy kiszámítja A Formula sűrűség = Mass / Folder.

A felületi feszültséget a méterenkénti Newtons-ban mérjük (N / M). Newton 1 kg * m / s. Önállóan meghatározni mértékegységek, csak helyettesíti csak azokat egyenlet, anélkül számértékeket: S = kg / m * m * m / s * m. Ha két métert vágott egy számlálón és nevezőn, 1 kg * m / s / m, azaz 1 n / m.

A kép mérete Felszíni feszültség 13. lépés

3. Öntsön folyadékot a tartályba ismeretlen felületi feszültséggel. Vegyünk egy sekély edényt vagy tálat, és öntsük bele a folyadékot úgy, hogy lefedje a 2-3 centiméter alját. A folyadék mennyisége nem játszik szerepet, a legfontosabb dolog az, hogy egyértelműen látható, hogy mennyire emelkedik a kapilláriscsőben.

Ha különböző folyadékokkal kísérletez, tisztítsa meg és szárítsa meg a lemezt alaposan, mielőtt egy másik folyadékot önti, vagy minden egyes tartályt használjon.

Kép cím szerinti mérés felületi feszültség 14. lépés

4. Engedje le a tiszta vékony csövet a folyadékba. A folyadék emelésének magasságában a felületen meghatározza a felületi feszültséget. A csőnek tisztának kell lennie, hogy egyértelműen látja, hogy a folyadék magasra emelkedik a lemezen. Ezenkívül a csőnek állandónak kell lennie sugár.

A sugár méréséhez egyszerűen csatlakoztasson egy vonalzót a cső felső széléhez, és határozza meg az átmérőjét. Ezután a 2-es átmérő alá kerül, és sugarot találsz.

öt. Mérje meg a magasságot, amelyhez a folyadék felemelkedik a szint fölé egy lemezen. Mozgassa a vonal szélét a folyadék felületére egy lemezen, és határozza meg, hogy melyik magasság emelkedett a csőben. Víz a csőben emelkedik, mivel a felületi feszültség emelőereje meghaladja a gravitációt.

A kép mérése Felszíni feszültség 16. lépés

6. Az egyenletben lévő értékeket és a számításokat. Miután meghatározza az összes szükséges értéket, helyettesítse őket az egyenlethez, és keresse meg a felületi feszültséget. Ne felejtse el átadni az összes értéket a metrikus mérési egységekhez, hogy megkapja a megfelelő eredményt.

Tegyük fel, hogy mérjük a víz felszíni feszültségét. A víz sűrűsége körülbelül 1 kg / m (ebben a példában hozzávetőleges értékeket használunk). A szabad esés gyorsítása 9,8 m / s. Hagyja, hogy a cső sugár 0,029 m legyen, és a víz 0,5 m magasságig emelkedett. Ami megegyezik a víz felszíni feszültségével?

A kapott értékeket az egyenletbe helyezzük, és megkapjuk: S = (ρhga / 2) = (1 x 9,8 x 0,029 x 0,5) / 2 = 0,1421 / 2 = 0,071 J / m.

3. módszer 3:

Hogyan lehet meghatározni az érme relatív felületi feszültségét

egy. Gyűjtsön össze mindent, amire szüksége van. Ehhez a kísérlethez pipetta, száraz érme, víz, kis tál, mosogatószerkezet, zöldségolaj és törölköző szükséges. Mindez otthon vagy a legközelebbi boltban található. Az edények és a növényi olaj mosására szolgáló eszközök nélkül is megtehetsz, azonban összehasonlításra több különböző folyadékra lesz szükség.

Mielőtt elkezdené a kísérletet, győződjön meg róla, hogy az érme tiszta és száraz. Ha nedves érmét használ, kaphat pontatlan eredményeket.
Ez a kísérlet nem teszi lehetővé a felületi feszültség kiszámítását, csak összehasonlítható a különböző folyadékok felületi feszültségével.

2. Csöpög az érme felületén egy csepp folyadékon egyszerre. Tegye az érmét egy törülközőre vagy egy másik felületre, hogy nem félelmetes nedves. Írja be az első folyadékot a pipettába, amely után nem rohan az érme egy cseppet. Ugyanakkor fontolja meg a cseppeket. Folytassa addig, amíg a folyadék meghaladja az érmét.

Írja le, hogy hány cseppet tartott, hogy a folyadék az érme kifolyásához.

3. Ismételje meg ezt az eljárást különböző folyadékokkal. Minden alkalommal, amikor megváltoztatja a folyadékot, és szárítsa meg az érmét. Szárítsa meg a felületet, amelyhez egy érmét tette. Használjon különböző pipettákat, vagy tisztítsa meg a pipettát az új kísérlet előtt.

Próbálja meg hozzáadni a vízhez egy kis eszközt az edények mosásához, majd hagyja ki a vizet az érmehez, és nézze meg, hogy megváltozott-e a felületi feszültség.

4. Hasonlítsa össze a különböző folyadékokhoz szükséges cseppek számát az érme kitöltéséhez. Próbálja meg ismételje meg a kísérletet egy folyadékkal többször, hogy értékelje a kapott eredmények pontosságát. Aveny Az eredmények: Hajtsa be a cseppecskék számát különböző kísérletekben, és ossza meg a kísérletek számát. Írja le, hogy hány csepp szükséges a különböző folyadékokhoz az érme kitöltése érdekében.

Minél több cseppje van egy vagy egy másik folyadéknak az érme kitöltéséhez, annál nagyobb a folyadék felületi feszültsége.

A mosogatószerkezet csökkenti a víz felszíni feszültségét azáltal, hogy hozzáadja az érme kevesebb cseppjeit.