Краткая теория

 

Свойства поверхности жидкости характеризуются величиной s, называемой поверхностным натяжением. В учебниках дается несколько формулировок определений этой величины:

s = A / S – это работа, которую нужно совершить, чтобы увеличить изотермически площадь поверхности жидкости на единицу;

s = ЕПОВ / S – это энергия единицы площади поверхности;

s = F / l – это сила, действующая на единицу длины контура, ограничивающего жидкость (это используется для расчета поверхностного натяжения в данной лабораторной работе).

 

Описание установки

 

Измерительная установка представляет собой штатив, на стойке которого размещены два измерительных модуля (рис. 5): 1) сосуд с водой, имеющий трубку с зажимом, и предназначенный для измерения поверхностного натяжения методом отрыва капли; 2) дина­мометр ДПН для измерения поверхностного натяжения методом отрыва проволочной петли. Назначение основных частей измерительной установки показано на рис. 6.


 

 


Метод отрыва капли

 

Рассмотрим процесс образования и отрыва капель, вытекающих из наконечника трубки (рис. 7). По мере стекания жидкости по трубке на её конце образуется капля. Пока капля мала, она не отрывается, т.к. её удерживают силы поверхностного натяжения. Отрыв капли происходит в тот момент, когда её вес становится равным равнодействующей сил поверхностного натяжения, действующих вдоль окружности шейки капли. В момент отрыва капли диаметр её шейки немного меньше внутреннего диаметра наконечника трубки. Для наконечников с внутренним диаметром от 2 до 5 мм можно приближенно считать, что диаметр шейки капли равен внутреннему диаметру наконечника трубки D. Следовательно, можно записать:

mg = l s или mg = p D s.

Массу одной капли m можно определить, измерив массу большого числа капель. Для этого надо накапать N капель, определить их общую массу М и разделить её на число капель. Можно также перелить воду в мерный цилиндр и, зная её объем и плотность, определить массу одной капли.

Для измерения внутреннего диаметра наконечника трубки обычно применяют измерительный клин и штангенциркуль. Вдвинув клин в наконечник до упора, отмечают границу соприкосновения клина и трубки. Размер клина на уровне этой границы можно принять за внутренний диаметр наконечника и измерить его при помощи штангенциркуля.