Jak měřit povrchové napětí -

Povrchové napětí popisuje schopnost kapaliny odolat pevnosti. Například voda na povrchu stolních forem klesne, protože molekuly vody jsou přitahovány k sobě, které působí proti moci gravitace. Je díky povrchovému napětí těžších předmětů, například hmyzu, může být držen na povrchu vody. Povrchové napětí se měří v síle (H) rozdělené jednotkou délky (m) nebo v množství energie na jednotku. Síla, s jakou molekuly vody interagují (soudržnost), způsobuje napětí, což má za následek kapky vody (nebo jiných kapalin). Povrchové napětí lze měřit pomocí několika jednoduchých položek, které jsou prakticky v každém domě a kalkulačce.

Kroky

Metoda 1 z 3:

S pomocí kolébky

jeden. Zaznamenejte rovnici pro povrchové napětí. V tomto experimentu je rovnice pro stanovení povrchového napětí následující: F = 2sd, kde F - Síla v Newton (H), S - povrchové napětí v newtonech na metr (n / m), D - Délka použitá v experimentu jehly. Vyjádřete povrchové napětí z této rovnice: S = f / 2d.

Síla bude vypočtena na konci experimentu.
Před zahájením experimentu změřte délku jehly v metrech pomocí pravítka.

Obrázek s názvem Měření Povrchová napětí Krok 2

2. Popište malou kolébku. V tomto experimentu, kolébka a malá jehla, která se plaví na povrchu vody pro stanovení povrchového napětí. Je nutné pečlivě léčit konstrukci kolébky, protože přesnost výsledku závisí na tom. Můžete použít různé materiály, hlavní věc je vytvořit horizontální příčku něčeho tvrdého: dřeva, plastů nebo husté lepenky.

Určete střed tyče (například slámy nebo plastový pravítko), které budete používat jako břevník, a vrtání nebo nalít díru na tomto místě, bude to bod podpory příčníku, na které bude volně otáčet. Pokud používáte plastovou slámu, jen nalijte ji s kolíkem nebo hřebíkem.

Vyvrtejte nebo nalijte otvory na koncích příčka tak, aby se nacházely ve stejné vzdálenosti od centra. Zápočet přes otvory vláken, na kterých pozastavíte šálek pro náklad a jehlu.

V případě potřeby přineste kolébku s knihami nebo jinými dostatečně pevnými předměty tak, aby se příčníka zůstala v horizontální poloze. Je nutné, aby příčník volně otáčet kolem hřebíku nebo tyče uvízl ve svém středu.

Obrázek s názvem Měření Povrchová napětí Krok 3

3. Vezměte si kus hliníkové fólie a vraťte jej do tvaru krabice nebo talířek. Není to vůbec nutné, aby tento talíř může mít správný čtvercový nebo kulatý tvar. Vyplníte ji vodou nebo jiným nákladem, a to se postarejte o to, abyste existovaly váhu.

Na jeden konec příčníku pozastavte krabici nebo fólií. Udělejte malé otvory na okrajích talířek a nit přes ně, takže talířek visel na břevně.

Obrázek s názvem Měření Povrchová napětí Krok 4

4. Zavěste na druhý konec příčníku jehly nebo sponky, takže je vodorovně. Kravatu horizontálně jehly nebo sponky na závit, který visí z druhého konce příčky. Takže, že experiment je schopen, je nutné umístit jehlou nebo papírovou špičku.

Obrázek s názvem Měření Povrchová napětí Krok 5

Pět. Změkčičný plastelinu na příčku pro vyvážení nádoby z hliníkové fólie. Před zahájením experimentu je nutné zajistit, že příčka je vodorovně. Fólie talíř je těžší jehly, takže na jeho straně křížku klesá. Připevněte dostatečné množství plastinu na opačnou stranu příčka tak, aby je vodorovně.

To se nazývá vyvažování.

Obrázek s názvem Měření Povrchová napětí Krok 6

6. Umístěte jehlu visící na závitu nebo uzavření papíru. V tomto kroku bude vyžadováno další úsilí pro uspořádání jehly na povrchu vody. Ujistěte se, že jehla se nespadá do vody. Naplňte nádobu vodou (nebo jinou kapalinou neznámým povrchovým napětím) a vložte ji pod závěsný jehlou tak, aby jehla byla umístěna přímo na povrchu tekutiny.

Aby to tak, aby lano drželo jehlu zůstává na místě a natáhl se dostatečně.

Obrázek s názvem Měření Povrchová napětí Krok 7

7. Vážení na malé váhy několik pinů nebo malé množství měřených kapek vody. Přidáte do hliníkové talířek na rocker jeden pin nebo vodní pokles. V tomto případě je nutné znát přesnou hmotnost, při které se jehla odtrhne z povrchu vody.

Vypočítejte počet pinů nebo kapiček vody a vážte je.

Určete hmotnost jednoho čepu nebo kapky vody. Chcete-li to udělat, sdílejte celkovou hmotnost na počtu pinů nebo kapek.

Předpokládejme, že 30 pinů váží 15 gramů, pak 15/30 = 0,5, tj. Jeden kolík váží 0,5 gramů.

Obrázek s názvem Měření Povrchová napětí Krok 8

osm. Přidejte kolíky nebo vodu kapky na jeden v podrážce hliníkové fólie, dokud se jehla odtrhne od povrchu vody. Postupně přidejte jeden pin nebo kapku vody. Pečlivě sledujte jehlu tak, aby nezmeškal okamžik, když po dalším zvýšení nákladu se odtrhne od vody. Jakmile jehla odtrhne z povrchu kapaliny, zastavte přidávání pinů nebo kapek vody.

Vypočítejte počet kolíků nebo kapiček vody, při které je jehla na opačném konci křížovéku vypukly od povrchu vody.

Zapište si výsledek.

Opakujte zkušenosti s několika (5 nebo 6) časy, abyste získali přesnější výsledky.

Zvažte průměrnou hodnotu výsledků. Chcete-li to udělat, složte počet pinů nebo kapek ve všech experimentech a rozdělte množství počtem experimentů.

Obrázek s názvem Měření Povrchová napětí Krok 9

devět. Přeložit počet kolíků v platnost. Chcete-li to udělat, vynásobte počet gramů o 0,00981 n / g. Pro výpočet povrchového napětí je nutné znát sílu, která je nutná k opuštění jehlu z povrchu vody. Vzhledem k tomu, že jste počítali váhu kolíku v předchozím kroku, abyste stanovili sílu, stačí vynásobit tuto hmotnost o 0,00981 n / g.

Vynásobte číslo umístěné v talíře na hmotnosti jednoho čepu. Například, pokud vložíte 5 pinů o hmotnosti 0,5 gramů, jejich celková hmotnost bude 0,5 g / pin = 5 x 0,5 = 2,5 gramů.

Vynásobte počet gramů na násobiteli 0,00981 N / G: 2,5 x 0,00981 = 0,025 n.

Obrázek s názvem Měření Povrchová napětí Krok 10

10. Složte získané hodnoty v rovnici a vyhledejte požadovanou hodnotu. Pomocí výsledků získaných během experimentu můžete definovat povrchové napětí. Stačí nahradit nalezené a vypočítat výsledek.

Předpokládejme, že ve výše uvedeném příkladu je délka jehly 0,025 metru. Hodnoty nahrazujeme rovnici a získáváme: S = f / 2D = 0,025 n / (2 x 0,025) = 0,05 n / m. Povrchové napětí kapaliny je tedy 0,05 n / m.

Metoda 2 z 3:

Na kapilární efektu

jeden. Další informace o kapilárním účinku. Chcete-li porozumět kapilárním jevům, musíte se nejprve seznámit s silami přilnavosti a soudržnosti. Adheze způsobuje přilnavost kapaliny na pevný povrch, jako je sklo. Díky sílu soudržnosti kapalinových molekul se navzájem přitahují.. Kloubní působení adheze a soudržných sil způsobuje zvedací kapalinu v tenkých trubkách.

Ve výšce zvedání tekutiny v trubce můžete vypočítat povrchové napětí této tekutiny.
Soudržnosti síly vedou k tvorbě bublin a kapek na povrchu. Po kontaktní tekutině se vzduchem, molekuly tekutiny jsou přitahovány k sobě, v důsledku toho, jaký je bublina vytvořena.
Adheze vede k tvorbě menisku, který je patrný v místech kontaktu kapaliny se skleněnými stěnami. Konkávní forma menisku je viditelná pouhým okem.
Příklad kapilárního účinku je výtah kapaliny ve slámě, spuštěn do sklenice vodou.

Obrázek s názvem Měření Povrchová napětí Krok 12

2. Zaznamenejte rovnici, abyste určili povrchové napětí. Povrchové napětí se vypočítá takto: S = (ρhga / 2), kde S - Povrchové napětí, ρ - Hustota studia tekutiny, H - Výška zvedací kapaliny v trubce, G - zrychlení volného poklesu v důsledku síly gravitace působící na kapalinu (9,8 m / s), A - Radius kapilární trubice.

Při nahrazení dat do této rovnice se ujistěte, že jsou vyjádřeny Metrické měrné jednotky: Hustota v kg / m, výšku a poloměr v metrech, zrychlení volného pádu v m / s.

Pokud není hustota kapaliny předem uvedena předem, lze nalézt v adresáři nebo vypočítat Podle hustoty vzorce = hmotnost / objem.

Povrchové napětí se měří v newtonech na metr (N / m). Newton je 1 kg * m / s. Nezávisle definovat měření jednotek, jen náhradou pouze do rovnice, bez číselných hodnot: s = kg / m * m * m / s * m. Pokud řezáte dva metry v nulátoru a jmenovatele, dostaneme 1 kg * m / s / m, to znamená, 1 n / m.

Obrázek s názvem Měření Povrchová napětí Krok 13

3. Nalijte kapalinu do kontejneru s neznámým povrchovým napětím. Vezměte mělkou misku nebo misku a nalijte do něj kapalinu tak, aby pokrývá dno 2-3 centimetrů. Množství tekutiny nehraje roli, hlavní věc je jasně vidět, kolik se zvýší v kapilární trubce.

Pokud se chystáte experimentovat s různými kapalinami, důkladně vyčistěte a osušte desku před nalitím jiné kapaliny do ní, nebo pokaždé používejte jinou nádobu.

Obrázek s názvem Měření Povrchová napětí Krok 14

4. Do kapaliny spusťte čistou tenkou trubku. Ve výšce zvedání kapaliny v této trubce definujete povrchové napětí. Trubka musí být čistá, takže můžete jasně vidět, jak se tekutina zvedne vysoko vysoký v desce. Kromě toho musí mít trubka trvalý poloměr.

Pro měření poloměru jednoduše připojte pravítko k hornímu okraji trubky a určete průměr. Pak ustupujte o průměru 2 a najdete poloměr.

Obrázek s názvem Měření Povrchová napětí Krok 15

Pět. Změřte výšku, ke kterému kapalina stoupá nad úroveň v desce. Posuňte okraj čáry k povrchu tekutiny v desce a určete, která výška vzrostla v trubce. Voda ve zkumavce vzroste v důsledku skutečnosti, že zvedací síla povrchového napětí přesahuje gravitaci.

Obrázek s názvem Měření Povrchová napětí Krok 16

6. Složte hodnoty v rovnici a proveďte výpočty. Poté, co definujete všechny potřebné hodnoty, nahraďte je na rovnici a najděte povrchové napětí. Nezapomeňte přenést všechny hodnoty do metrických jednotek měření, abyste získali správný výsledek.

Předpokládejme, že měříme povrchové napětí vody. Hustota vody je asi 1 kg / m (v tomto příkladu používáme přibližné hodnoty). Zrychlení volného podzimu je 9,8 m / s. Radius trubice je 0,029 m a voda se zvedla do výšky 0,5 m. Co se rovná povrchu vody?

Získané hodnoty nahrazujeme do rovnice a získáváme: S = (ρhga / 2) = (1 x 9,8 x 0,029 x 0,5) / 2 = 0,1421 / 2 = 0,071 j / m.

Metoda 3 z 3:

Jak určit relativní povrch napětí mincí

jeden. Sbírejte vše, co potřebujete. Pro tento experiment budete potřebovat pipetu, suchou minci, vodu, malou misku, myčku, zeleninový olej a ručník. To vše lze nalézt doma nebo v nejbližší obchodě. Můžete udělat bez prostředků pro mytí nádobí a rostlinného oleje, ale pro srovnání budete potřebovat několik různých kapalin.

Než začnete experiment, ujistěte se, že mince je čistá a suchá. Pokud používáte mokré mince, získejte nepřesné výsledky.
Tento experiment neumožňuje vypočítat povrchové napětí, může být porovnán pouze s povrchovým napětím různých kapalin.

Obrázek s názvem Měření Povrchová napětí Krok 18

2. Odkapávat na povrch mince na jednom kapku tekutiny. Vložte minci na ručník nebo jiný povrch, že není děsivé na mokré. Zadejte první kapalinu v pipetě, po kterém nespěchá, aby se na mince jeden pokles. Ve stejné době, zvažte kapky. Pokračujte, dokud tekutina přesahuje mince.

Zapište si, kolik kapek trvalo, aby kapalina rozlití mince.

Obrázek s názvem Měření Povrchová napětí Krok 19

3. Tento postup opakujte s různými kapalinami. Pokaždé, když změníte kapalinu a osušte minci. Suchý povrch, ke kterému dáte minci. Použijte různé pipety nebo vyčistěte pipetu před novým experimentem.

Zkuste přidat do vody trochu prostředky pro mytí nádobí, pak přeskočte vodu do mince a zjistěte, zda se povrchové napětí změnilo.

Obrázek s názvem Měření Povrchová napětí Krok 20

4. Porovnejte počet kapek, které jsou potřebné pro různé kapaliny pro vyplnění mince. Pokuste se opakovat experiment s jednou kapalinou několikrát pro posouzení přesnosti získaných výsledků. Aveny Výsledky: Sklopte počet kapiček v různých experimentech a sdílejte částku pro počet experimentů. Zapište si, kolik kapek potřebných pro různé kapaliny za účelem naplnění mince.

Čím více kapiček jedné nebo jiné tekutiny potřebné k naplnění mince, tím vyšší je povrch napětí této tekutiny.

Mytí mytí nádobí snižuje povrchové napětí vody tím, že jej doplní, aby zaplnil mince méně kapiček.