Ćwiczenie Nr 119
Temat: Pomiar współczynnika napięcia powierzchniowego cieczy metodą
rurek włoskowatych
1. LITERATURA
a) Sz.Szczeniowski, Fizyka dośw., cz. II. PWN, W-wa 1976.
b) T.Dryński, Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki, PWN, W-wa 1978.
2. PROBLEMY TEORETYCZNE
a) oddziaływanie międzycząsteczkowe (siły spójności, ciśnienie wewnętrzne cieczy),
b) napięcie powierzchniowe (doświadczalne określenie współczynnika napięcia
powierzchniowego, definicja energetyczna),
c) ciśnienie pod zakrzywioną powierzchnią cieczy, przyleganie (kąt zetknięcia),
włoskowatość.
3. ZAGADNIENIA DOÅšWIADCZALNE
a) wyznaczyć średnice wewnętrzne rurek włoskowatych (mierząc wysokość wzniesienia
wody w każdej rurce)
4Ã
d =
Á gh
b) wyznaczyć współczynnik napięcia powierzchniowego cieczy badanej
Á Å" g Å" d Å" h
x
à =
x
4
Á
gdzie: à - współczynnik napiÄ™cia powierzchniowego wody, - gÄ™stość wody, -
h
à , Á , hx -
średnia wartość wysokości wzniesienia wody w rurce włoskowatej;
x x
odpowiednie wielkości dla cieczy badanej.
4. ZESTAW POMIAROWY
Rurki włoskowate, linijka z podziałką milimetrową, pompka gumowa, woda destylowana
(zabarwiona), ciecz badana.
5. WYKONANIE ĆWICZENIA
a) Wlać do płaskiego, szklanego naczyńka zabarwioną wodę destylowaną. Oczyszczoną
rurkę włoskowatą (po przepłukaniu wodą destylowaną i osuszeniu) zanurzyć pionowo
do wody. Przy pomocy pompki gumowej, usunąć pęcherzyki powietrza i
spowodować wzniesienie wody w rurce powyżej poziomu wzniesienia włoskowatego.
Po zdjęciu pompki z rurki zmierzyć wysokość słupa wody h w rurce, mierząc od
w
poziomu wody w naczyńku.
b) Powtórzyć pomiar dziesięciokrotnie dla każdej rurki.
c) Wyniki pomiarów i obliczeń zapisać w tabeli 1:
Tabela 1.
Nr
u(d)[mm]
uA (h)[mm]
rurki
1
2
3
4
d) Wylać zabarwioną wodę i do naczynka nalać badanej cieczy. Przemyć rurki.
Czynności opisane w punktach a i b powtórzyć dla tej cieczy. Wyniki pomiarów
zapisać w tabeli 2:
Tabela 2.
N N
îÅ‚ Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚
Nr
à " Ã
x x
ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł
m m
rurki
ðÅ‚ ûÅ‚ ðÅ‚ ûÅ‚
1
2
3
4
e) Wylać badaną ciecz i uporządkować stanowisko pomiarowe.
6. OPRACOWANIE WYNIKÓW POMIARÓW
a) Dla każdej rurki i dla obu cieczy obliczyć wartość średnią wzniesienia włoskowatego
hx uA (h )
(lub ) oraz niepewność pomiarową . Niepewność tę obliczamy jako
h
4
" h
(hi - h)2 (h) =
"
2 2
, gdzie ; u
u(h ) = uA (h ) + uB (h ) B
i= 1
uA (h ) =
3
10 Å" (10 - 1)
" h - niepewność maksymalna pomiaru wysokości słupka cieczy.
b) Korzystając z danych z tabeli 1 obliczyć średnicę każdej rurki ze wzoru:
4Ã
d =
Á gh
kg N
Dla wody : Á = (1000 Ä… 5) ; Ã = (72,6 Ä… 0,2) Å" 10- 3
m3 m
c) Obliczyć niepewność wyznaczenia średnicy rurek korzystając ze wzoru:
2
2 2
" d ëÅ‚ " d öÅ‚ " d
ëÅ‚ öÅ‚ ëÅ‚ öÅ‚
u(d) = Å" u2 (à ) + ìÅ‚ ÷Å‚ Å" u2 (Á ) + Å" u2 (h ) =
ìÅ‚ ÷Å‚ ìÅ‚ ÷Å‚
ìÅ‚ ÷Å‚
" Ã " Á " h
íÅ‚ Å‚Å‚ íÅ‚ Å‚Å‚
íÅ‚ Å‚Å‚
u2 (Ã ) u2 (Á ) u2 (h )
= d Å" + +
2 2 2
à Á h
d) Obliczyć współczynnik napięcia powierzchniowego cieczy badanej (dla każdej rurki
osobno) według wzoru :
Á Å" g Å" d Å" h
x
à =
x
4
Badaną cieczą jest 92% wodny roztwór alkoholu etylowego. Znajdz
gęstość tego
Á
alkoholu w tablicach i oblicz gęstość badanego roztworu .
x
e) Obliczyć niepewności wyznaczenia napięcia powierzchniowego dla każdej rurki
korzystajÄ…c ze wzoru:
2
2 2
ëÅ‚ öÅ‚ " à " Ã
" Ã
ëÅ‚ öÅ‚ ëÅ‚ öÅ‚
x x x
ìÅ‚ ÷Å‚
u(Ã ) = Å" u2 (Á ) + Å" u2 (d) + Å" u2 (h ) =
ìÅ‚ ÷Å‚ ìÅ‚ ÷Å‚
x x
ìÅ‚ ÷Å‚
" Á " d " h
íÅ‚ Å‚Å‚ íÅ‚ Å‚Å‚
íÅ‚ x Å‚Å‚
u2 (Á ) u2 (d) u2 (h )
x
= Ã Å" + +
x
2 2 2
Á d h
x
Ã
f) Obliczyć wartość średnią współczynnika napięcia powierzchniowego dla cieczy
badanej z wartości wyliczonej dla 4 rurek oraz niepewność tej średniej:
4
4
à u(à - à )2
" i " i
i= 1 i= 1
à =
u(Ã ) =
4
4 Å" (4 - 1)
Wynik końcowy przedstawić w postaci
à = à ą u(à )
.