Instytut Fizyki Politechniki Wrocławskiej	Wydział Elektryczny AiR Rok II	Wykonał: Miłosz Zaręba
Sprawozdanie z ćw. nr 33
Temat: Pomiar napięcia powierzchniowego		Data wykonania: 07.11.2005	Ocena:

I. Pomiar napięcia powierzchniowego metodą odrywania

1. Cel ćwiczenia.

Wyznaczenie współczynnika napięcia powierzchniowego kilku różnych cieczy metodą odrywania.

2. Zestaw pomiarowy.

• waga torsyjna,

• płytki metalowe,

• suwmiarka,

• śruba mikrometryczna,

• badane ciecze (denaturat i woda destylowana),

• naczynko pomiarowe.

3. Schemat urządzenia pomiarowego.

Waga torsyjna Płytka zanurzona w cieczy

4. Opracowanie wyników pomiarów.

Tabele wyników pomiarów siły potrzebnej do oderwania płytek od cieczy

I płytka			_______	II płytka
Lp	denaturat	woda destylowana		Lp	denaturat	woda destylowana
1	366	426		1	774	836
2	366	426		2	773	836
3	367	427		3	772	834
4	368	425		4	773	830
5	366	426		5	774	832
6	365	426		6	774	834
7	365	424		7	773	834
8	367	425		8	772	838
9	366	424		9	774	830
10	366	423		10	773	830
Wartość średnia	366.2	425.2		Wartość średnia	773.2	833.4

Wartość siły oderwania płytek od powierzchni cieczy

I płytka			_______	II płytka
Lp	denaturat	woda destylowana		Lp	denaturat	Woda destylowana
1	0,00359	0,00418		1	0,00759	0,00820
2	0,00359	0,00418		2	0,00758	0,00820
3	0,00360	0,00419		3	0,00757	0,00818
4	0,00361	0,00417		4	0,00758	0,00814
5	0,00359	0,00418		5	0,00759	0,00816
6	0,00358	0,00418		6	0,00759	0,00818
7	0,00358	0,00416		7	0,00758	0,00818
8	0,00360	0,00417		8	0,00757	0,00822
9	0,00359	0,00416		9	0,00759	0,00814
10	0,00359	0,00415		10	0,00758	0,00814
Wartość średnia	0,00359	0,00417		Wartość średnia	0,00759	0,00818

Ogólne wyniki pomiarów napięcia powierzchniowego

I płytka				II płytka
woda destylowana		denaturat		woda destylowana		denaturat
ၳ	ၤၳ	ၳ	ၤၳ	ၳ	ၤၳ	ၳ	ၤၳ
[N/m]	[%]	[N/m]	[%]	[N/m]	[%]	[N/m]	[%]
0,0246	2,7	0,0389	1,9	0,0513	2,7	0,0815	2,0

Q₁ = 264mG = 0,00259N ± 9,807*10^-6N - ciężar 1 płytki

Q_w1= 432 mG = 0,00424N ± 9,807*10^-6N - ciężar 1 płytki po wyjęciu z wody destylowanej

Q₂ = 672mG = 0,00659N ± 9,807*10^-6N - ciężar 2 płytki

Q_w2= 834 mG =0,00818N ± 9,807*10^-6N - ciężar 2 płytki po wyjęciu z wody destylowanej

d₁ = 0,11 mm ± 0,05 mm - grubość I płytki

l₁ = 20,2 mm ± 0,1 mm - długość I płytki

d₂ = 0,41 mm ± 0,05 mm - grubość II płytki

l₂ = 19,1 mm ± 0,1 mm - długość II płytki

5. Wykorzystane wzory i przykładowe obliczenia.

Przeliczenie siły z jednostek używanych przy pomiarach na jednostki układu SI:

Napięcie powierzchniowe:

σ - napięcie powierzchniowe badanej cieczy

F - siła oderwania zmierzona w czasie ćwiczenia

Q - ciężar płytki zmierzony przed pomiarem siły oderwania

2 (l + d) - obwód badanej płytki w płaszczyźnie przekroju równoległej do powierzchni cieczy.

Przykład:

płytka I, denaturat

płytka II

Błąd obliczenia napięcia powierzchniowego:

Przykład:

7. Wnioski z ćwiczenia.

Moje wyniki odbiegają znacznie od danych tablicowych, co spowodowane jest trudnością wyznaczenia idealnego momentu oderwania płytki od cieczy. Mogło na to wpłynąć również niedokładne odtłuszczenie płytek oraz ich utlenianie się z czasem. Ponadto wynik tablicowy jest dla cieczy o temp. 20˚ C, podczas gdy termometr w laboratorium wskazywał ok. 22˚ C. Na błędy wyników wpłynęła również niedokładność używanych w pomiarach przyrządów.

II. Pomiar napięcia powierzchniowego metodą pęcherzykową

1. Cel ćwiczenia.

Wyznaczenie wartości napięcia powierzchniowego wody metodą pęcherzykową.

2. Zestaw pomiarowy.

• urządzenie do pomiaru napięcia powierzchniowego,

• zlewka.

3. Schemat urządzenia pomiarowego.

1, 3 - naczynia z wodą

2 - kurek do regulacji upływu wody

4 - kapilara

5 - manometr

Δh - różnica poziomów cieczy w manometrze

4. Opracowanie wyników pomiarów.

Tabela pomiarów różnicy cieczy w manometrze Δh

Lp	Δh [cm]	Δ(Δh) [cm]
1	3.0	0.22
2	3.2	0.02
3	3.3	-0.08
4	3.3	-0.08
5	3.2	0.02
6	3.3	-0.08
7	3.1	0.12
8	3.3	-0.08
9	3.3	-0.08
10	3.2	0.02
Wartość średnia	3.22	0

Końcowy wynik pomiaru:

σ  0.0622 + 0,0009 [N/m]

5. Wykorzystane wzory i przykładowe obliczenia.

Założenia do obliczeń:

Temperatura otoczenia: T = 22° C

Gęstość wody destylowanej dla temp 22° C: r_T = 997,77 + 1 [kg/m³]

Promień kapilary: r = ( 3,95 + 0,05 )^.10^-4 [m]

Przyspieszenie ziemskie: g = 9,81 + 0,01 [m/s²]

Napięcie powierzchniowe:

Przykład:

Błąd obliczenia napięcia powierzchniowego:

Przykład:

6. Wnioski z ćwiczenia.

Przy pomiarach metodą pęcherzykową głównym błędem był błąd odczytu różnicy poziomów cieczy. Podczas kapania cieczy do naczyńka nie wiemy ile w ciągu tego czasu cieczy wyparowało, co uniemożliwia dokładne wyznaczenie masy pojedynczej kropli. Nie można również wykluczyć błędu wynikającego ze zmian warunków zewnętrznych oraz niedoskonałości używanego przyrządu. Na wyniku odbiła się także nieznajomość dokładnej temperatury cieczy i dokładnego ciśnienia panującego w pomieszczeniu. Pomimo tego, korzystając z tej metody, wynikami zbliżyłem się do danych tablicowych dużo bardziej niż w przypadku metody poprzedniej.

6

---