Cel wiczenia:
Celem wiczenia jest zapoznanie si z metod pomiaru napicia powierzchniowego przez odrywanie, a take wyznaczenie napicia powierzchniowego wody i denaturatu.
Wstp teoretyczny:
Napicie powierzchniowe jest wynikiem dziaania midzyczsteczkowych si zwanych oddziaywaniami Van der Waalsa. Oddziaywania te ogólnie mona podzieli na elektrostatyczne i magnetyczne. Spowodowane one s budow atomu, rozsuniciem adunków w pojedynczym atomie, lub te stworzeniem dipolu przez czsteczk - np. wody. Ogólnie napicie powierzchniowe definiuje si jako stosunek pracy wykonanej nad izotermicznym zwikszeniem powierzchni cieczy do przyrostu powierzchni tej cieczy. Substancje takie, jak elektrolity lub cukier w wodzie, zwikszaj napicie powierzchniowe. Myda z kolei to napicie zmniejszaj, czego efektem jest powstawanie piany. Polega to na lepszym zwilaniu powierzchni brudnej i wizaniu ze sob czstek tuszczu i brudu i oderwaniu ich od powierzchni.
Przebieg pomiarów:
Pomiary rozpoczto zmierzenia ciaru badanych pytek metalowych. Ze wzgldu na zastosowanie wagi torsyjnej wyskalowanej w [mG] wszystkie pomiary naleao nastpnie przeliczy na jednostki SI. Ponisza tabela przedstawia wyniki tych pomiarów i przeliczenia wartoci.
Q
DQ
l
Dl
d
Dd
Q
DQ
[mG]
[mG]
[mm]
[mm]
[mm]
[mm]
[N]
[N]
Pytka 1
360
2
19,22
0,02
0,24
0,02
3,5304"10-3
1,96"10-5
Pytka 2
230
2
20,18
0,02
0,5
0,02
2,2555"10-3
1,96"10-5
Nastpnie badano si odrywania pytki od powierzchni cieczy. Pomiary wykonano dla dwóch cieczy: wody i denaturatu. Pomiar polega na zanurzeniu pytki w wodzie i odczytanie ze skali wagi torsyjnej wartoci siy, przy której pytka odrywaa si od powierzchni. Si zwikszano powoli, aby moliwe byo jak najdokadniejsze uchwycenie tego momentu. Kady pomiar wykonano dziesiciokrotnie, aby zwikszy jego dokadno. Wyniki tych pomiarów przedstawia ponisza tabela.
Pytka 1
Pytka 2
Woda
Denaturat
Woda
Denaturat
F
F
F
F
L.p.
[mG]
[mG]
[mG]
[mG]
1
534
446
398
332
2
536
448
408
328
3
532
442
406
324
4
532
444
400
334
5
530
446
402
330
6
536
442
400
324
7
536
444
398
332
8
536
448
398
334
9
542
448
394
330
10
538
446
396
328
redni
535.20
445.40
400.00
329.60
Kady z tych pomiarów obarczony jest bdem bezwzgldnym 2[mG].
Przykadowe obliczenia:
a) Przeliczenie jednostek [mG] na [N]. Dokonujemy tego wedug poniszego wzoru:
gdzie:
F[N] - sia wyraona w jednostkach SI
F[mG] - warto siy odczytana ze skali wagi torsyjnej
g - przyspieszenie ziemskie (g=9.80665 m/s2)
Obliczanie ciaru badanych pytek:
gdzie:
Q1 - ciar pytki 1
Q2 - ciar pytki 2
Obliczanie siy oderwania pytki od powierzchni cieczy. Przyjmujc za wynik pomiaru urednion warto 10 pomiarów liczymy wg tego samego wzoru si oderwania w czterech przypadkach:
1) Pytka 1, woda.
2) Pytka 1, denaturat.
3) Pytka 2, woda.
4) Pytka 2, denaturat.
W tak sam sposób przeliczamy bd bezwzgldny. Wedug wskaza wagi torsyjnej wynosi on 2[mG]. Po przeliczeniu na jednostki SI otrzymujemy warto 1,96133"10-5 [N]. Bdzie ona wykorzystywana w dalszych obliczeniach jako F i Q.
b) Obliczanie napicia powierzchniowego. Posugujemy si nastpujcym wzorem:
gdzie:
- napicie powierzchniowe badanej cieczy
F - sia oderwania zmierzona w czasie wiczenia
Q - ciar pytki zmierzony przed pomiarem siy oderwania
2(l+d) - obwód badanej pytki w paszczynie przekroju równolegej do powierzchni cieczy.
Napicie powierzchniowe obliczamy te w czterech przypadkach:
1) Pytka 1, woda.
2) Pytka 1, denaturat.
3) Pytka 2, woda.
`
4) Pytka 2, denaturat.
Dyskusja bdów:
Bd obliczenia napicia powierzchniowego wyznaczono metod róniczki zupenej.
Po rozwizaniu tego równania róniczkowego otrzymujemy:
Po skróceniu:
Po przeliczeniu na bd wzgldny:
przy czym Q=F z uwagi na jednakowy sposób pomiaru tych wielkoci. Q wynosi 1,96133"10-5 [N] (podano w tabeli), a l=d=0,02[mm] (take podano w tabeli). Bd bezwzgldny pomiaru napicia powierzchniowego take obliczamy dla czterech przypadków (tych samych).
1) Pytka 1, woda:
W podobny sposób obliczono pozostae wartoci bdów:
2) Pytka 1, denaturat:
3) Pytka 2, woda:
4) Pytka 2, denaturat:
Wyniki kocowe, uwagi i wnioski:
Definitywnie cao wyników zestawiono w poniszej tabeli:
Pytka nr 1 |
Pytka nr 2 |
|||||||
Woda |
Denaturat |
Woda |
Denaturat |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
[N/m] |
[%] |
[N/m] |
[%] |
[N/m] |
[%] |
[N/m] |
[%] |
|
0,044145 |
2,49 |
0,021518 |
4,89 |
0,040308 |
2,54 |
0,023616 |
4,21 |
|
Jak wida rozbienoci w wynikach s nieco wiksze ni to teoretycznie zakadaj obliczone bdy pomiarowe. Wynika to std, e sam pomiar siy w momencie oderwania pytki od cieczy silnie zalea od refleksu i spostrzegawczoci obsugujcego. Nie przeszkadza to jednak w dokadnym poznaniu metody wykonywania tego typu pomiarów.
Istnienie napicia powierzchniowego ma zasadnicze znaczenie we wspóczesnej fizyce. To wanie ono decyduje o ksztacie spadajcej kropli pynu, jak te o fakcie przeksztacania si w cig kropel cienkiej struki np. wody.
Substancje takie jak mydo zmniejszaj znacznie napicie powierzchniowe wody, czego efektem jest uatwienie mycia, tzn. wizania i usuwania czstek brudu i kurzu. Najbardziej rzucajce si w oczy stosowanie substancji zmniejszajcych napicie powierzchniowe jest dodawanie topników - np. kalafonii do lutu podczas lutowania. Dodanie kalafonii do lutu podczas lutowania elementów elektronicznych powoduje zwikszenie zwilalnoci lutowanych czci metalowych przez lutowie i w efekcie znacznie lepsze poczenie zarówno elektryczne, jak i mechaniczne.
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
fizyka, Napięcie powierz.-stalagmometr i waga torsyjana
Fizyka- Zjawisko Faradaya, Cel ?wiczenia:
fizyka, Napięcie powierzch.cieczy-rurki włoskowate, Pracownia Fizyczna - Ćwiczenie 22
Pomia napięcia powierzchniowego, Mechanika i Budowa Maszyn PWR MiBM, Semestr I, Fizyka, laborki, spr
Badanie wlasciwosci materiałów ferromagnetychnych, Fizyka- Ferromagnetyki, ? Cel ?wiczenia:
Napięcie powierzchniowe 13 14, Biotechnologia i, Rok I, Fizyka i biofizyka
cw 14 - Wyznaczanie napięcia powierzchniowego cieczy za pomocą wagi torsyjnej, Sprawozdania jakieś,
Pomiar napięcia powierzchniowego metodą odrywania i metodą stalagmometru, Pwr MBM, Fizyka, sprawozda
Wyznaczanie współczynnika napięcia powierzchniowego cieczy za pomocą stalagmometru, Pollub MiBM, fiz
Pomiar współczynnika napięcia powierzchniowego cieczy metodą rurek włoskowatych, Studia pomieszany b
Napięcie powierzchniowe i włoskowatość, fizyka, ciekawostki
Napięcie powierzchniowe, Bioinżynieria Produkcji żywności, Fizyka
Wyznaczanie współczynnika napięcia powierzchniowego cieczy metodą kapilary pionowej, Fizyka
Pomiar napięcia powierzchniowego metodą odrywania, Sprawozdania - Fizyka
Pomia napięcia powierzchniowego, Mechanika i Budowa Maszyn PWR MiBM, Semestr I, Fizyka, laborki, spr
Napiecie powierzchniowe, Farmacja, II rok farmacji, I semstr, fizyczna, Fizyczna, Sprawozdania z fiz
Pomiar napięcia powierzchniowego, Sprawolki
Napięcie powierzchniowe
więcej podobnych podstron