Imię i nazwisko	Numer albumu	Rok studiów	Politechnika Wrocławska Wydział Chemiczny Kierunek: biotechnologia		Prowadzący
Hanna Kwias	168587	pierwszy					dr Emilia Pieciul
Ćwiczenie Nr 33A				Temat: Pomiar napięcia powierzchniowego metodą odrywania
PiÄ…tek, 20 marca 2009 godz.13.15

Wstęp:

Celem ćwiczenia było wyznaczenie współczynnika napięcia powierzchniowego cieczy metodą odrywania. W celu realizacji ćwiczenia wykorzystano przyrządy: suwmiarkę, wagę torsyjną, śrubę mikrometryczną..

Suwmiarka to przyrzÄ…d pomiarowy z noniuszem, przystosowany do pomiaru wymiarów zewnÄ™trznych i wewnÄ™trznych, a gdy ma wysuwkÄ™ gÅ‚Ä™bokoÅ›ciomierza — również do pomiaru gÅ‚Ä™bokoÅ›ci.

Waga torsyjna to waga sprężynowa umożliwiająca szybki pomiar masy bez użycia odważników; przeznaczona do ważenia małych ilości substancji.

Śruba mikrometryczna to bardzo precyzyjnie wykonana śruba o skoku gwintu 0,5 lub 1 mm połączona z bębnem mikrometru, na obwodzie którego wygrawerowano podziałkę (noniusz).

Między cząsteczkami cieczy występują siły wzajemnego oddziaływania. Siły te działają wokół każdej cząsteczki w pewnym obszarze, zwanym sferą działania. Średnie odległości cząsteczek w cieczach są znacznie mniejsze niż w gazach i dlatego siły oddziaływania między cząsteczkami cieczy są o wiele większe niż gazu. Na cząsteczkę znajdującą się wewnątrz cieczy działają siły przyciągania pochodzące od otaczających ją cząsteczek. Napięciem powierzchniowym nazywamy siłę styczną do powierzchni cieczy, działającą na jednostkę długości obrzeża powierzchni cieczy. W układzie SI wymiarem napięcia powierzchniowego: jest J/m2 lub N/m.

Metoda pomiaru:

Za pomocą suwmiarki dokonujemy pomiarów długości a przy pomocy śruby mikrometrycznej mierzymy grubość tej części płytki, która ma być zanurzona w badanej cieczy.

Po dokładnym umyciu, opłukaniu wodą destylowaną i osuszeniu dokonujemy pomiaru ciężaru płytek przy użyciu wcześniej przygotowanej wagi torsyjnej.

Wyniki pomiarów:

Tabela nr 1 - pomiary długości ( l ) i grubości (d) dolnych części płytek oraz dokonane na ich podstawie obliczenia średniej arytmetycznej i niepewności pomiarowej

	PÅ‚ytka I				PÅ‚ytka II
	lI	ΔlI	dI	ΔdI	lII	ΔlII	dII	ΔdII
Nr pomiaru	[mm]	[mm]	[mm]	[mm]	[mm]	[mm]	[mm]	[mm]
1	26,1	0,06	0,12	0,01	26	0,06	0,11	0,01
2	26,1				0,13				26,1		0,12
3	26				0,12				26		0,11
	26,07 ± 0,06 Â		0,12 ± 0,01 Â		26,03 ± 0,06 Â		0,11 ± 0,01 Â

Tabela nr 2 -wyniki pomiarów ciężarów poszczególnych płytek oraz ich niepewności ΔQ oszacowane na podstawie dokładności wagi torsyjnej

QI	ΔQI	QI	ΔQI	QII	ΔQII	QII	ΔQII
[mG]	[mG]	[10^-6 N]	[10^-6 N]	[mG]	[mG]	[10^-6 N]	[10^-6 N]
344	1,00	3373,61	9,807	362	1,00	3550,13	9,807

Tabela nr 3 - pomiary wartości siły F oraz dokonane na ich podstawie obliczenia wartości średniej oraz niepewności ΔF przedstawionej jako odchylenie standardowe średniej

	płytka I				płytka II
Â	woda destylowana		woda destylowana z ludwikiem		woda destylowana		woda destylowana z ludwikiem
	FI	FI	FI	FI	FII	FII	FII	FII
	mg	10^-6 N	mg	10^-6 N	mg	10^-6 N	mg	10^-6 N
F1	508	4982	496	4864	550	5394	520	5100
F2	506	4962	498	4884	552	5413	522	5119
F3	504	4943	492	4825	550	5394	524	5139
F4	508	4982	490	4805	548	5374	524	5139
F5	510	5002	492	4825	548	5374	524	5139
F6	508	4982	494	4845	550	5394	522	5119
F7	508	4982	492	4825	548	5374	524	5139
F8	506	4962	492	4825	550	5394	522	5119
F9	508	4982	490	4805	552	5413	524	5139
F10	508	4982	494	4845	548	5374	524	5139
	507	4976	493	4835	550	5390	523	5129
ΔF	2	16	3	24	2	15	1	14

Obliczenie wartości napięcia powierzchniowego cieczy posługując się wzorem:

Dla płytki I (
= 0,12mm,
= 26,07mm), gdzie cieczÄ… jest:

woda destylowana

σ =
= 0,0306

woda destylowana z ludwikiem:

σ =

Dla płytki II (
= 0,11mm,
= 26,03mm), gdzie cieczÄ… jest:

woda destylowana

σ =
= 0,0352

woda destylowana z ludwikiem:

σ =
=0,0302

Wyznaczenie niepewności Δσ metodą różniczki zupełnej:

Błąd względny:

Obliczenia niepewności Δσ i błędu względnego:

PÅ‚ytka I w wodzie destylowanej z ludwikiem:

Δσ =
+
=

= 6,454∙10^-4 + 7,457∙10^-5 = 7,2∙10^-4

2,58%≈3%

PÅ‚ytka I w wodzie destylowanej:

Δσ = 5,7∙10^-4

1,86%≈2%

PÅ‚ytka II w wodzie destylowanej:

Δσ = 5,7∙10^-4

1,62%≈2%

PÅ‚ytka II w wodzie destylowanej z ludwikiem:

Δσ = 5,4∙10^-4

1,79%≈2%

Wyniki końcowe:

	PÅ‚ytka I		PÅ‚ytka II
	woda destylowana	woda destylowana z ludwikiem	woda destylowana	woda destylowana z ludwikiem
σ	3,1∙10^-2 N/m	2,8∙10^-2 N/m	3,5∙10^-2 N/m	3,0∙10^-2 N/m
Δσ	0,06∙10^-2 N/m	0,07∙10^-2 N/m	0,06∙10^-2 N/m	0,05∙10^-2 N/m
∙100%	2%	3%	2%	2%

Wnioski:

Nasze wyniki pomiarów różnią się od wartości napięcia powierzchniowego wody odczytanych z tablic, gdzie wynosi ono 0,07275N/m. W naszych pomiarach wyniki wahały się od 0,0306 N/m. do 0,0302 N/m.

Na niezgodność uzyskanego wyniku z wielkością tablicową mogły mieć wpływ m.in. czynniki zewnętrzne takie jak zmiany temperatury (wynik tablicowy jest dla cieczy o temp. 20˚ C), mogło również wpłynąć na to niedokładne odtłuszczenie, a także to, że sam pomiar siły w momencie oderwania płytki od cieczy silnie zależał od refleksu i spostrzegawczości obsługującego, mogły wystąpić drgania wywołane przez mierzącego oraz błąd odczytu.

Doświadczenie wykazało, iż substancje takie jak płyn do naczyć zmniejszają znacznie napięcie powierzchniowe wody, czego efektem jest ułatwienie mycia, tzn. wiązania i usuwania cząstek brudu czy tłuszczu.

4

---