ĆWICZENIE 9
WYZNACZANIE NAPIĘCIA POWIERZCHNIOWEGO
ZA POMOCĄ KAPILARY
Opis układu pomiarowego
W skład układu pomiarowego wchodzą trzy naczynia
napełnione badanymi cieczami. Do każdego z nich
wstawiona jest pionowa kapilara. Naczynie z badaną cieczą
ustawia się na stoliku z regulowaną wysokością. Do zmierzenia wysokości słupa cieczy służy katetometr, tzn.
przyrząd do wyznaczania pionowych odległości między punktami. Składa się on z kilku podstawowych elementów:
•masywnego pręta umocowanego na trójnożnej podstawie
ze śrubą regulującą pionowe ustawienie katetometru; na pręcie naniesiona jest skala milimetrowa,
•lunetki w polu widzenia, której znajdują się dwie skrzyżowane nici (przy pomiarach punkt przecięcia nici należy nastawić na wybrane poziomy - dolny menisk cieczy
w kapilarze i na dolny menisk cieczy w naczyniu).
Lunetka przymocowana jest do cylindra obejmującego pręt
katetometru. Cylinder ten wraz z lunetką można z łatwością
przesuwać wzdłuż pręta i zamocować za pomocą
odpowiedniej śruby w wybranym miejscu. W cylindrze zrobione jest prostokątne wycięcie dla odczytu na skali milimetrowej położenia lunetki. Położenie to może być określone z dokładnością do 0,05 milimetra, dzięki skali noniusza umieszczonej wzdłuż wycięcia.
Przeprowadzenie pomiarów
1.Zapoznać się z budową katetometru.
2.Ustawić stolik w odległości około 2 m. Umieścić na nim
naczynie z badaną cieczą. Dobrać odpowiednią wysokość
pozwalającą na swobodne dokonywanie odczytów poziomów cieczy na skali katetometru.
3.Zmierzyć wysokość słupa cieczy h w kapilarze. Wykonać co najmniej 5 pomiarów.
4.Wykonać pomiary według punktów 2 i 3 dla dwóch pozostałych cieczy.
5.Odczytać wartość temperatury w pomieszczeniu.
6.Zanotować wartość promienia kapilary r podaną w instrukcji załączonej do układu pomiarowego.
7.Ustalić wartości stałych i parametrów niezbędne do opracowania ćwiczenia.
Określić niepewności standardowe lub maksymalne wielkości mierzonych.
Opracowanie wyników pomiarów
1.Wyznaczyć wartość średniej arytmetycznej h z wykonanych pomiarów. Przyjąć n
∑ ( h − h 2
i
)
niepewność standardową wyniku jako odchylenie standardowe średniej u( h) i= 1
=
( n − )1 n
.
rhρ g
2.Obliczyć współczynnik napięcia powierzchniowego korzystając ze wzoru δ =
,
2cosθ
podstawiając obliczoną wartość h . Wartości gęstości cieczy ρ odczytać z tablic dla zanotowanej temperatury otoczenia. Zakładamy, że kąt graniczny θ = 0o.
3.Obliczyć niepewność standardową złożoną u (
c δ ) biorąc pod uwagę jedynie obliczoną
u(h)
wcześniej niepewność standardową u( h) : u r c, ( δ ) = δ
ś
h r
4.Obliczenia według punktów 1 – 4 wykonać dla dwóch pozostałych cieczy.
Zestawić wyniki, przeanalizować uzyskane rezultaty, wyciągnąć wnioski.
Stwierdzić czy cel ćwiczenia:
•wyznaczenie napięć powierzchniowych różnych cieczy
został osiągnięty.