Определение поверхностного натяжения жидкости лабораторная работа – Урок 21. Лабораторная работа № 05. Измерение поверхностного натяжения жидкости (отчет)

Содержание

Урок 21. Лабораторная работа № 05. Измерение поверхностного натяжения жидкости (отчет)

Лабораторная работа № 5

Тема: «ИЗМЕРЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ»

Цель: определить коэффициент поверхностного натяжения воды методом отрыва капель.

Оборудование: сосуд с водой, шприц, сосуд для сбора капель.

Выполнение работы.

Начертили таблицу:

№ опыта	Масса капель m, кг	Число капель n	Диаметр канала шприца d, м	Поверхност-ное натяжение σ, Н/м	Среднее значение поверхностного натяжения σ_ср, Н/м	Табличное значение поверхност-ного натяжения σ_таб, Н/м	Относительная погрешность δ %
1	1*10^-3	21	2,5*10^-3	0,066	0,069	0,072	41,67
2	2*10^-3	40	2,5*10^-3	0,069
3	3*10^-3	59	2,5*10^-3	0,071

Вычисляем поверхностное натяжение по формуле

Находим среднее значение поверхностного натяжения по формуле:

Определяем относительную погрешность методом оценки результатов измерений.

Вывод: я измерил поверхностное натяжение жидкости (воды), оно получилось равным 0,069 Н/м, что с учетом погрешности 41,76% совпадает с табличным значением.

Ответы на контрольные вопросы.

1. Почему поверхностное натяжение зависит от рода жидкости?

Поверхностное натяжение зависит от силы притяжения между молекулами. У молекул разных жидкостей силы взаимодействия разные, поэтому поверхностное натяжение разное. Также поверхностное натяжение зависит от наличия примесей в жидкости, потому что, чем сильнее концентрация примесей в жидкости, тем слабее силы сцепления между молекулами жидкости. Следовательно, силы поверхностного натяжения будут действовать слабее.

2. Почему и как зависит поверхностное натяжение от температуры?

Если температура увеличивается, то скорость движения молекул соответственно увеличивается, а силы сцепления между молекулами — уменьшаются. т.е силы поверхностного натяжения зависят от температуры. Чем температура жидкости выше, тем слабее силы поверхностного натяжения.

3. Изменится ли результат вычисления поверхностного натяжения, если опыт проводить в другом месте Земли?

Изменится незначительно, т.к. в формулу входит величина g — ускорения свободного падения. А мы знаем, что в разных точках Земли ускорение свободного падения различно. Реальное ускорение свободного падения на поверхности Земли зависит от широты, времени суток и других факторов. Оно варьирует ся от 9,780 м/с² на экваторе до 9,832 м/с² на полюсах.

4. Изменится ли результат вычисления, если диаметр капель трубки будет меньше?

Изменение диаметра трубки не может приводить к изменению измеряемой величины. Для определения поверхностного натяжения используется формула .

По рисунку видно, что уменьшение диаметра трубки компенсируется уменьшением массы капли, а поверхностное натяжение, естественно, останется тем же.

5. Почему следует добиваться медленного падения капель?

При вытекании жидкости из капиллярной трубки размер капли растет постепенно. Перед отрывом капли образуется шейка, диаметр d которой несколько меньше диаметра d1 капиллярной трубки. По окружности шейки капли действуют силы поверхностного натяжения, направленные вверх и удерживающие каплю. По мере увеличения размера капли растет сила тяжести mg, стремящаяся оторвать ее. В момент отрыва капли сила тяжести равна результирующей силе поверхностного натяжения F = πdσ.

Необходимо, чтобы капли отрывались от трубки самостоятельно, под действием силы тяжести. Если падение капель будет быстрым при дополнительном нажатии на поршень шприца, то в момент отрыва капли сила тяжести не будет равна силе поверхностного натяжения и данный метод даст большую погрешность измерения.

infofiz.ru

Лабораторная работа «ИЗМЕРЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ»

Тема: «ИЗМЕРЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ»

Цель: определить коэффициент поверхностного натяжения воды методом отрыва капель.

Оборудование: сосуд с водой, узкая трубка, сосуд для сбора капель, весы.

Теория.

Молекулы поверхностного слоя жидкости обладают избытком потенциальной энергии по сравнению с энергией молекул, находящихся внутри жидкости

Как и любая механическая система, поверхностный слой жидкости стремится уменьшить потенциальную энергию и сокращается. При этом совершается работа А:

где σ — коэффициент поверхностного натяжения. Единицы измерения Дж/м² или Н/м

или

где F – сила поверхностного натяжения, l – длина границы поверхностного слоя жидкости.

Поверхностное натяжение можно определять различными методами. В лабораторной работе используется

метод отрыва капель.

Опыт осуществляют со шприцом, в котором находится исследуемая жидкость. Нажимают на поршень шприца так, чтобы из отверстия узкого конца шприца медленно падали капли. Перед моментом отрыва капли сила тяжести F_тяж=m_капли·g равна силе поверхностного натяжения F, граница свободной поверхности – окружность капли

l=π·d_капли

Следовательно:

Опыт показывает, что d_капли =0,9d, где d – диаметр канала узкого конца шприца.

Массу капли можно найти, посчитав количество капель n и зная массу всех капель m.

Масса капель m будет равна массе жидкости в шприце. Зная объем жидкости в шприце V и плотность жидкости ρ можно найти массу m=ρ·V

Ход работы.

infourok.ru

Урок 21. Лабораторная работа № 05. Измерение поверхностного натяжения жидкости

Лабораторная работа № 5

Тема: «ИЗМЕРЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ»

Цель: определить коэффициент поверхностного натяжения воды методом отрыва капель.

Оборудование: сосуд с водой, шприц, сосуд для сбора капель.

Теория.

где σ — коэффициент поверхностного натяжения. Единицы измерения Дж/м² или Н/м

или

где F – сила поверхностного натяжения, l – длина границы поверхностного слоя жидкости.

Поверхностное натяжение можно определять различными методами. В лабораторной работе используется метод отрыва капель.

Опыт осуществляют со шприцом, в котором находится исследуемая жидкость. Нажимают на поршень шприца так, чтобы из отверстия узкого конца шприца медленно падали капли. Перед моментом отрыва капли сила тяжести F_тяж=m_капли·g равна силе поверхностного натяжения F, граница свободной поверхности – окружность капли

l=π·d_капли

Следовательно:

Опыт показывает, что d_капли =0,9d, где d – диаметр канала узкого конца шприца.

Массу капли можно найти, посчитав количество капель n и зная массу всех капель m.

Масса капель m будет равна массе жидкости в шприце. Зная объем жидкости в шприце V и плотность жидкости ρ можно найти массу

m=ρ·V

Ход работы.

1. Подготовьте оборудование:
Начертите таблицу:

№ опыта	Масса капель m, кг	Число капель n	Диаметр канала шприца d, м	Поверхност-ное натяжение σ, Н/м	Среднее значение поверхностного натяжения σ_ср , Н/м	Табличное значение поверхност-ного натяжения σ_таб, Н/м	Относительная погрешность δ %
1	1*10^-3		2,5*10^-3			0,072
2	2*10^-3		2,5*10^-3
3	3*10^-3		2,5*10^-3

Опыт 1

Наберите в шприц 1 мл воды («один кубик»).
Подставьте под шприц сосуд для сбора воды и, плавно нажимая на поршень шприца, добейтесь медленного отрывания капель. Подсчитайте количество капель в 1 мл и результат запишите в таблицу.

Вычислите поверхностное натяжение по формуле

Результат запишите в таблицу.

Повторите опыт с 2 мл и 3 мл воды.
Найдите среднее значение поверхностного натяжения

Результат запишите в таблицу.

Сравните полученный результат с табличным значением поверхностного натяжения с учетом температуры.
Определите относительную погрешность методом оценки результатов измерений.

Результат запишите в таблицу.

Сделайте вывод.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

Почему поверхностное натяжение зависит от рода жидкости?
Почему и как зависит поверхностное натяжение от температуры?
Изменится ли результат вычисления поверхностного натяжения, если опыт проводить в другом месте Земли?
Изменится ли результат вычисления, если диаметр капель трубки будет меньше?
Почему следует добиваться медленного падения капель?

Вариант выполнения лабораторной работы.

Результаты измерений:

Количество капель в 1 мл — 21

Количество капель в 2 мл — 40

Количество капель в 3 мл — 59

infofiz.ru

Лабораторная работа 2 Определение поверхностного натяжения жидкости Цель

Лабораторная работа 2 Определение поверхностного натяжения жидкости Цель работы: научиться определять коэффициент поверхностного натяжения воды методом отрыва рамки. Оборудование: весы с разновесом, стакан с водой, штатив лабораторный, пробирка с песком, масштабная линейка, лист бумаги, проволочная рамка на нитях.

Теория.

• Молекулы поверхностного слоя жидкости обладают избытком потенциальной энергии по сравнению с энергией молекул, находящихся внутри жидкости. Как и любая механическая система, поверхностный слой жидкости самопроизвольно переходит в такое состояние, при котором потенциальная энергия его минимальна, при этом площадь свободной поверхности жидкости сокращается. • Сила, обусловленная взаимодействием молекул жидкости, вызывающая сокращение ее свободной поверхности и направленная по касательной к этой поверхности, называется силой поверхностного натяжения Fпн.

• Величина, равная силе поверхностного натяжения, действующей на единицу длины границы свободной поверхности жидкости, называется коэффициентом поверхностного натяжения σ или просто поверхностным натяжением. Поверхностное натяжение находится по формуле: • L-длина границы свободной поверхности жидкости. • Коэффициент поверхностного натяжения можно определить различными методами: методом отрыва капель, отрыва рамки, методом подъема воды в капилляре.

Ход работы

1. Зажать весы в лапке лабораторного штатива. 2. Привязать к одной из чашек весов нить с подвешенной рамкой и уравновесить весы песком (песок сыпать на лист бумаги, положенный на чашку). 3. Добиться горизонтального положения рамки. 4. Под чашкой установить стакан с дистиллированной водой так, чтобы поверхность воды находилась от рамки на расстоянии 1 -2 см.

5. Осторожно опустить рамку рукой так, чтобы она, коснувшись воды, «прилипла» к ней. 6. Очень осторожно добавлять песок до отрыва рамки от поверхности воды. 7. Осушить рамку и вновь уравновесить весы, но уже при помощи гирь. Определить массу гирь: m=…. . г=……кг 8. Измерить линейкой периметр рамки: L=…. см=…. . м

9. Вычислить коэффициент поверхности натяжения воды по формуле: • Учесть, что Fпн=mg, где m — масса гирь, g — ускорение свободного падения. • Fпн = σ= 10. Рассчитать абсолютную ошибку:

11. Рассчитать относительную ошибку: 12. Заполнить таблицу № m, п/п кг g, м/с2 9, 81 L, м Fпн, Н σ выч, Н/м σ табл, Н/м Δσ, Н/м ε, % 72*10 -3 Записать вывод, указав физический смысл измеренной величины и объяснить, почему результат, полученный в работе, отличается от табличной величины

• Данные для заполнения таблицы и проведения вычислений возьмите следующие: • m=75 мг • Fпн = 0, 75 м. Н • L= (∆x + l)∙ 2 • ∆x = 23 мм – растяжение пленки; l=30 мм – ширина рамки.

• Особой пленки на поверхности жидкости не существует, поэтому поверхность жидкости не обладает упругими свойствами. • Поверхностное натяжение – отношение модуля силы поверхностного натяжения к длине периметра, ограничивающего поверхность:

∆x L F

Ответить на контрольные вопросы 1. Почему поверхностное натяжение зависит от рода жидкости? 2. Почему и как поверхностное натяжение зависит от температуры? 3. В двух одинаковых пробирках находится одинаковое количество капель воды. В одной пробирке вода чистая, в другой — с добавкой мыла. Одинаковы ли объемы отмеренных капель? Ответ обоснуйте

present5.com

Лабораторная работа №6: «Определение поверхностного натяжения жидкости».

Лабораторная работа №6:

«Определение поверхностного натяжения жидкости».

Теория. Молекулы поверхностного слоя жидкости обладают избытком потенциальной энергии по сравнению с энергией молекул, находящихся внутри жидкости. Как и любая механическая система, поверхностный слой жидкости самопроизвольно переходит в такое состояние, при котором потенциальная энергия его минимальна, при этом площадь свободной поверхности жидкости сокращается.

Сила, обусловленная взаимодействием молекул жидкости, вызывающая сокращение ее свободной поверхности и направленная по касательной к этой поверхности, называется силой поверхностного натяжения F_пн .

Величина, равная силе поверхностного натяжения, действующей на единицу длины границы свободной поверхности жидкости, называется коэффициентом поверхностного натяжения σ или просто поверхностным натяжением. Поверхностное натяжение находится по формуле:

L-длина границы свободной поверхности жидкости.

Коэффициент поверхностного натяжения можно определить различными методами: методом отрыва капель, отрыва рамки, методом подъема воды в капилляре.

Цель работы: научиться определять коэффициент поверхностного натяжения воды методом отрыва рамки.

Оборудование: весы с разновесом, стакан с водой, штатив лабораторный, пробирка с песком, масштабная линейка, лист бумаги, проволочная рамка на нитях.

Ход работы.

Зажать весы в лапке лабораторного штатива.
Привязать к одной из чашек весов нить с подвешенной рамкой и уравновесить весы песком (песок сыпать на лист бумаги, положенный на чашку).
Добиться горизонтального положения рамки.
Под чашкой установить стакан с дистиллированной водой так, чтобы поверхность воды находилась от рамки на расстоянии 1-2 см.
Осторожно опустить рамку рукой так, чтобы она, коснувшись воды, «прилипла» к ней.
Очень осторожно добавлять песок до отрыва рамки от поверхности воды.
Осушить рамку и вновь уравновесить весы, но уже при помощи гирь. Определить массу гирь: m=…..г=……кг
Измерить линейкой периметр рамки: L=….см=…..м

9. Вычислить коэффициент поверхности натяжения воды по формуле:

Учесть, что F_пн=mg, где m — масса гирь, g — ускорение свободного падения.

F_пн = σ=

Рассчитать абсолютную ошибку:

Рассчитать относительную ошибку:

Заполнить таблицу.

Записать вывод, указав физический смысл измеренной величины и объяснить, почему результат, полученный в работе, отличается от табличной величины.

Ответить на контрольные вопросы:

Почему поверхностное натяжение зависит от рода жидкости?
Почему и как поверхностное натяжение зависит от температуры?
В двух одинаковых пробирках находится одинаковое количество капель воды. В одной пробирке вода чистая, в другой-с добавкой мыла. Одинаковы ли объемы отмеренных капель? Ответ обоснуйте.

infourok.ru

Методическая разработка по физике (10 класс) по теме: Лабораторная работа «Определение поверхностного натяжения жидкости»

Лабораторная работа 3

Определение поверхностного натяжения жидкости.

Теория. Молекулы поверхностного слоя жидкости обладают избытком потенциальной энергии по сравнению с энергией молекул, находящихся внутри жидкости. Как и любая механическая система, поверхностный слой жидкости самопроизвольно переходит в такое состояние, при котором потенциальная энергия его минимальна, при этом площадь свободной поверхности жидкости сокращается.

L-длина границы свободной поверхности жидкости.

Цель работы: научиться определять коэффициент поверхностного натяжения воды методом отрыва рамки.

Оборудование: весы с разновесом, стакан с водой, штатив лабораторный, пробирка с песком, масштабная линейка, лист бумаги, проволочная рамка на нитях.

Ход работы.

Зажать весы в лапке лабораторного штатива.
Привязать к одной из чашек весов нить с подвешенной рамкой и уравновесить весы песком (песок сыпать на лист бумаги, положенный на чашку).
Добиться горизонтального положения рамки.
Под чашкой установить стакан с дистиллированной водой так, чтобы поверхность воды находилась от рамки на расстоянии 1-2 см.
Осторожно опустить рамку рукой так, чтобы она, коснувшись воды, «прилипла» к ней.
Очень осторожно добавлять песок до отрыва рамки от поверхности воды.
Осушить рамку и вновь уравновесить весы, но уже при помощи гирь. Определить массу гирь: m=…..г=……кг
Измерить линейкой периметр рамки: L=….см=…..м

9. Вычислить коэффициент поверхности натяжения воды по формуле:

Учесть, что Fпн=mg, где m — масса гирь, g — ускорение свободного падения.

Fпн = σ=

Рассчитать абсолютную ошибку:

Рассчитать относительную ошибку:

Заполнить таблицу.

№п/п	m, кг	g, м/с2	L, м	Fпн, Н	σ выч, Н/м	σ табл, Н/м	Δσ, Н/м	ε, %
		9,81				72*10-3

Ответить на контрольные вопросы

Почему поверхностное натяжение зависит от рода жидкости?
Почему и как поверхностное натяжение зависит от температуры?
В двух одинаковых пробирках находится одинаковое количество капель воды. В одной пробирке вода чистая, в другой-с добавкой мыла. Одинаковы ли объемы отмеренных капель? Ответ обоснуйте.

nsportal.ru

Лабораторная работа на тему «Поверхностное натяжение жидкости»

Лабораторная работа №

Тема: «ИЗМЕРЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ»

Цель: определить коэффициент поверхностного натяжения воды методом отрыва капель.

Оборудование: сосуд с водой, шприц, сосуд для сбора капель.

Теория.

где σ — коэффициент поверхностного натяжения. Единицы измерения Дж/м² или Н/м

или

где F – сила поверхностного натяжения, l – длина границы поверхностного слоя жидкости.

l=π·d_капли

Следовательно:

Опыт показывает, что d_капли =0,9d, где d – диаметр канала узкого конца шприца.

Массу капли можно найти, посчитав количество капель n и зная массу всех капель m.

Ход работы.

Начертите таблицу:

№

опыта

Масса капель

m, кг

Число капель

Диаметр канала шприца

d, м

Поверхност-ное натяжение

σ, Н/м

Среднее значение поверхностного натяжения

σ_ср, Н/м

Табличное значение
поверхност-ного натяжения

σ_таб, Н/м

Относительная погрешность

δ %

1*10^-3

2,5*10^-3

0,072

2*10^-3

2,5*10^-3

3*10^-3

2,5*10^-3

Опыт 1

Наберите в шприц 1 мл воды («один кубик»).
Подставьте под шприц сосуд для сбора воды и, плавно нажимая на поршень шприца, добейтесь медленного отрывания капель. Подсчитайте количество капель в 1 мл и результат запишите в таблицу.

Вычислите поверхностное натяжение по формуле

Результат запишите в таблицу.

Повторите опыт с 2 мл и 3 мл воды.
Найдите среднее значение поверхностного натяжения

Результат запишите в таблицу.

Сравните полученный результат с табличным значением поверхностного натяжения с учетом температуры.
Определите относительную погрешность методом оценки результатов измерений.

Результат запишите в таблицу.

Сделайте вывод.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

Почему поверхностное натяжение зависит от рода жидкости?
Почему и как зависит поверхностное натяжение от температуры?
Изменится ли результат вычисления поверхностного натяжения, если опыт проводить в другом месте Земли?
Изменится ли результат вычисления, если диаметр капель трубки будет меньше?
Почему следует добиваться медленного падения капель?

Результаты измерений:

Количество капель в 1 мл — 21

Количество капель в 2 мл — 40

Количество капель в 3 мл — 59

infourok.ru