33, Cwiczenie 33 c, Tomasz Dobrzycki


Tomasz Dobrzycki

WPPT (Fizyka) I rok

28.04.1997r.

SPRAWOZDANIE NR 8 (ćwiczenie nr. 33)

Temat: Pomiar napięcia powierzchniowego metodą odrywania i metodą stalagmometru.

I

Metoda odrywania

1. Opis ćwiczenia

a)

Wypoziomować wagę torsyjną.

b)

Zmierzyć suwmiarką grubość d i szerokość l dolnej krawędzi metalowej płytki.

c)

Wyznaczyć masę Q' badanej płytki. Płytkę ważymy 3 razy po czym obliczamy wartość średnią:

d)

Pod płytkę podsunąć naczyńko z badaną cieczą (denaturat, woda) tak aby płytka zanurzyła się nieco. Zmierzyć siłę odrywania F'.

Siłę F' zmierzyć 5 razy dla denaturatu i 5 razy dla wody po czym wyliczyć wartość średnią.

e)

Obliczyć wartości napięcia powierzchniowego badanych cieczy.

gdzie: F = F'g ; Q = Q'g g = 9,80665 (stała grawitacji)

2. Tabele z wynikami pomiarów i obliczeń

Pomiary zostały wykonane przy temperaturze pokojowej równej:

T = 21,7 ± 0,1°C

Wymiary badanej płytki wynoszą:

d = 4,6⋅10­­-4 ± 0,2⋅10-4[m] ; l = 1,940⋅10-2 ± 0,2⋅10-4[m]

Pomiary siły odrywania

Lp.

Q'[Kg]

ΔQ'[Kg]

1

0,00029

0,000002

2

0,00029

0,000002

3

0,000289

0,000002

śr

0,000290

0,000002

Dla wody

Lp.

F'[Kg]

ΔF'[Kg]

σ[N/m]

Δσ[N/m]

1

0,000556

0,000002

2

0,000556

0,000002

3

0,000550

0,000002

4

0,000552

0,000002

5

0,000550

0,000002

śr

0,000553

0,000002

0,064933

0,0011184

Dla denaturatu

Lp.

F'[Kg]

ΔF'[Kg]

σ[N/m]

Δσ[N/m]

1

0,000396

0,000002

2

0,000396

0,000002

3

0,000394

0,000002

4

0,000394

0,000002

5

0,000396

0,000002

śr

0,000395

0,000002

0,025924

0,0010398

3. Obliczenie błędów

Błędy ΔQ' i ΔF' zostały przyjęte jako najmniejsza podziałka na bębnie wagi, błędy Δl i Δd jako najmniejsza podziałka suwmiarki.

Błąd Δσ został obliczony za pomocą różniczki zupełnej:


4. Przykładowe obliczenia

Po uwzględnieniu błędu pomiaru :

Po uwzględnieniu dokładności pomiaru:

5. Wnioski

Wartości napięcia powierzchniowego nie zgadzają się zupełnie z wartościami tabelarycznymi. Spowodowane to może być nie znaną dokładną wartością temperatury cieczy i ciśnienia panującego w pomieszczeniu.

Na dokładność pomiaru może mieć wpływ rozmiar płytki przy użyciu której dokonany został pomiar.

II

Metoda stalagmometru

1. Opis ćwiczenia

a)

Dobrze osuszone naczyńko wagowe należy zważyć na wadze laboratoryjnej.

b)

Nalać badaną ciecz do zbiorniczka stalagmometru.

c)

Do naczyńka wagowego złapać 50 kropli cieczy.

d)

Zważyć naczyńko z 50 kroplami cieczy na wadze laboratoryjnej i wyznaczyć masę jednej kropli cieczy.

mk - masa jednej kropli cieczy

mn - masa naczyńka wagowego

mnc - masa naczyńka wagowego z 50 kroplami

Pomiar powtórzyć trzykrotnie dla wody i trzykrotnie dla denaturatu.

e)

Wyznaczyć wartość średnią masy kropli cieczy:

f)

zmierzyć za pomocą suwmiarki zewnętrzny promień szyjki stalagmometru R, 5 razy w różnych kierunkach, a następnie obliczyć wartość średnią:

g)

Dla każdego pomiaru obliczyć wartość U a następnie z tablicy odczytać wartość K. Wielkość K zależy od U, a U wyraża się wzorem:

δc -

gęstość badanej cieczy,

h)

obliczyć dla każdego pomiaru wartość napięcia powierzchniowego σ

g = 9,811[m/s2]- przyspieszenie grawitacyjne,

a następnie wartości średnie σśr

2. Tabele z wynikami pomiarów i obliczeń

- masa naczyńka wagowego wyznaczona na wadze laboratoryjnej wynosi mn = 0,0203[kg]

- gęstości cieczy odczytane z tablic dla temperatury 20°C:

a) denaturatu δ = 789,2[kg/m3]

b) wody δ = 998,2[kg/m3]

Lp.

R[m]

DR[m]

1

0,00283

0,00001

2

0,00285

0,00001

3

0,00294

0,00001

4

0,00285

0,00001

5

0,002805

0,00001

śr

0,002855

0,00001

Dla denaturatu

Lp

masa naczy-nia z cieczą

[kg]

masa pojedy-

nczej kropli

[kg]

Δm kropli

[kg]

U

ΔU

K

ΔK

σ[N/m]

Δσ[N/m]

1

0,021365

2,1388E-05

8E-09

1,16457

0,012673

0,2638

0,0001

0,019389

8,45E-05

2

0,021355

2,1184E-05

8E-09

1,15346

0,012556

0,2636

0,0001

0,019189

8,37E-05

3

0,021353

2,1148E-05

8E-09

1,1515

0,012535

0,2636

0,0001

0,019157

8,36E-05

śr

0,00002124

8E-09

0,019245

8,39E-05

Dla wody

Lp

masa naczy-nia z cieczą

[kg]

masa pojedy-

nczej kropli

[kg]

Δm kropli

[kg]

U

ΔU

K

ΔK

σ[N/m]

Δσ[N/m]

1

0,024005

7,4176E-05

8E-09

3,19321

0,033898

0,2598

0,01

0,066223

0,002795

2

0,023904

7,2168E-05

8E-09

3,10677

0,03299

0,2602

0,01

0,06453

0,00272

3

0,024015

7,4392E-05

8E-09

3,20251

0,033996

0,2598

0,01

0,066416

0,002803

śr

7,3579E-05

8E-09

0,065723

0,002773

3. Obliczenie błędów

- błąd ważenia na wadze laboratoryjnej wynosi Δm = 2⋅10-7, z czego błąd pojedynczej kropli obliczamy za pomocą różniczki zupełnej:

- błąd mierzenia za pomocą suwmiarki Δd = 0,00002 z czego obliczamy:

; gdzie d jest średnicą szyjki stalagmometru,

- ΔU obliczamy posługując się metodą różniczki logarytmicznej:

- ΔK został określony na podstawie wartości błędu ΔU oraz tablicy ze współczynnikami K.

- błąd wartości napięcia powierzchniowego obliczamy za pomocą różniczki logarytmicznej:

gdzie Δg = 10-3 [m/s2] (przyjmuje na podstawie skryptu )

4. Przykładowe obliczenia (dla denaturatu)

K = 0,2638 zostało odczytane z tablic i na podstawie ΔU i K został przyjęty błąd ΔK = 0,0001

5. Wnioski

Nieznajomość dokładnej temperatury cieczy i dokładnego ciśnienia panującego w pomieszczeniu uniemożliwia sprawdzenie wyników z wynikami tabelarycznymi.

Ponadto na dokładność pomiaru ma wpływ niedoskonałość przyrządu jakim się posługujemy. Podczas kapania cieczy do naczyńka nie wiemy ile w ciągu tego czasu cieczy wyparowało, co uniemożliwia dokładne wyznaczenie masy pojedynczej kropli.



Wyszukiwarka