НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ

Цель работы: научится определять коэффициент поверхностного натяжения жидкости различными методами.

Оборудование:

1 .Бюретка с краном.

2.Сосуд с водой.

3.Сосуд для сбора капель.

4.Капиллярные трубки.

5.Масштабная линейка. 6.Миллиметровая бумага.

Теория

         Молекулы в жидкости расположены на расстояниях, при которых проявляется действие их сил взаимного притяжения к друг другу. Потенциальная энергия взаимодействия молекул жидкости примерно равна их кинетической энергии . В расположении молекул жидкости имеется ближний порядок - упорядоченное расположение ее молекул в небольшом объеме. Каждая молекула жидкости колеблется около положения равновесия 10 ^-11с, из которого скачком переходит к новому положению равновесия. Расстояния между молекулами жидкости сравнимы с диаметром молекул.

Основные свойства жидкости: имеет собственный объем, текучесть, хрупкость, практически не сжимается, на границе с газом образует свободную поверхность. Большинство свойств жидкого состояния вещества ближе к свойствам твердого состояния, чем к свойствам газообразного.

Поверхностное натяжение.

Внутри жидкости ( см. рис. 1 ) силы притяжения на одну молекулу М₁ со стороны соседних с ней молекул, взаимно компенсируются. На молекулы поверхностного слоя жидкости М₂ действуют неуравновешенные силы притяжения к молекулам, расположенным внутри жидкости. Наличие этих сил приводит к поверхностному натяжению.

Рис.1

Поверхностное натяжение измеряется силой F , приходящейся на единицу длины контура l , ограничивающего эту поверхность, и действующей по касательной к этой поверхности. Сила поверхностного натяжения F стремится сократить площадь свободной поверхности жидкости до минимума.

F =σ ∙ l         (1)

где σ = F / l - коэффициент поверхностного натяжения жидкости (в н/м).

При сокращении площади свободной поверхности жидкости совершается работа:

А=σ∙ΔS (2)

где σ =A/ΔS     

Методы определения коэффициента поверхностного натяжения         Метод отрыва капель.

Опыт осуществляют при помощи установки ( см. рис.2 ). Установка для определения коэффициента поверхностного натяжения состоит из штатива, на котором установлена бюретка с исследуемой жидкостью. Бюре́тка (от англ. burette) — тонкая проградуированная стеклянная трубка ёмкостью обычно 50 мл, открытая на одном конце и снабжённая стеклянным или тефлоновым запорным краном на другом. Предназначена для точного измерения небольших объемов жидкости. Крупные деления нанесены через каждый миллилитр, а мелкие — через 0,1 мл. На конце бюретки находится наконечник-трубка, в которой находится исследуемая жидкость.

 Открывая кран бюретки так, чтобы из бюретки медленно падали капли. Перед моментом отрыва капли сила тяжести её P=mg равна силе поверхностного натяжения F, граница свободной поверхности- окружность шейки капли, P=F. Следовательно, F=m_кап g, поэтому σ=m _кап g/d. Опыт показывает, что d_кап=0,9 d, где d-диаметр канала узкого конца бюретки.