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.

ĆWICZENIE 9

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.