Sprawozdanie z ćwiczenia nr 33 Bartosz Glubiak
SKP
Termin zajęć
Czwartek godz. 1115
1.Wstęp
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie współczynnika napięcia powierzchniowego dla różnych cieczy metodą odrywania. Do pomiaru napięcia powierzchniowego metodą odrywania użyliśmy płytek metalowych, które są dobrze zwilżane przez ciecz. Wyciągając płytkę z cieczy trzeba użyć pewnej siły, która potrzebna jest do oderwania płytki od powierzchni cieczy. Ciężar płytki Q i siłę odrywania F płytki od cieczy zmierzyliśmy za pomocą wagi torsyjnej.
2.Analiza i sposób liczenia niepewności
Długość blaszki zmierzyliśmy za pomocą suwmiarki natomiast grubość przy pomocy śruby mikrometrycznej. Żeby zmierzyć sile F i wagę blaszki należało wykonać następujące czynności :
- odaretować wypoziomowaną wagę i zrównoważyć ją za pomocą pokrętła
- ustawić wskazówkę tak żeby wskazywała zero na skali
- zaaretowac wagę
- powiesić blaszkę na haczyku i odaretować wagę , następnie ją zrównoważyć (wskazywana wartość to waga blaszki)
- postawić naczynie z cieczą pod blaszkę i odaretowac wagę
- Wykonać pomiar siły F potrzebnej do oderwania płytki od cieczy. W tym celu. Lewe pokrętło obracać w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara do momentu oderwania płytki od badanej cieczy. Towarzyszy temu przeskok ruchomej wskazówki z dołu do góry.
Pomiary siły F ( i wagi blaszki) wykonano dziesięciokrotnie dla dwóch różnych blaszek i trzech rożnych cieczy ( woda, denaturat i detergent ).
Wartość napięcia powierzchniowego obliczyliśmy ze wzoru :
σ = (F-Q) / 2 (l+d).
gdzie :
l - długość blaszki
d - grubość blaszki
Błąd tego pomiaru obliczamy za pomocą różniczki zupełnej:
Δσ = (ΔF+ΔQ)/ 2l + ((F-Q) / 2. l2). Δl.
Niepewność ∆Q to dokładność wagi torsyjnej :
± 2 mG [ 1 mG = 9,807 × 10-6 N ]
Niepewność ∆F wyznaczono metodą odchylenia standardowego bo ilość pomiarów jest większa niż 6
Wyniki końcowe są zaokrąglane do pierwszej ( jeżeli nie spowoduje to wzrostu wartości o więcej niż 10%) lub drugiej cyfry znaczącej.
3. Przykładowe obliczenia
σ = (823 - 621) / 2 * (26,05 + 0,1834) ≈= 3,850054 ≈≈[ mG/mm ]≈≈= 3,850054 * 9,807 * 10-6≈ [N/mm] = 3,77575 [N/m *10-2 ] ≈ 3,776 [N/m *10-2 ]
∆σ = (11+2) / 2 * 26,05 + ((823 - 621)/ 2 * 26,052 ) * 0,064 = 0,00292886 [mG/mm ] = 0,00287233 [N/m *10-2 ] ≈ 0,003 [N/m *10-2 ]
∆σ/σ = 0,00287233 / 3,77575 ≈=0,000761 ≈ 0,0008 [%]
∆F :
odchylenie standardowe dla siły F (woda, blaszka 1) wynosi : 10,04932 [ funkcja reglinp w Exelu ] , co po zaokrągleniu daje ±11 [mG]
4. Wyniki
a) Woda , blaszka nr 2
Q |
∆Q |
F |
∆F |
Fsr |
l |
∆l |
d |
∆d |
σ |
∆σ |
∆σ/σ |
[mG] |
[mG] |
[mG] |
[mG] |
[mG] |
[mm] |
[mm] |
[mm] |
[mm] |
[N/m *10-2 ] |
[N/m *10-2 ] |
% |
621 |
±1 |
823 |
±11 |
822 |
26,050
|
0,064
|
0,1834
|
0,0082
|
3,776 |
0,003 |
0,0008 |
618 |
|
848 |
|
|
|
|
|
|
4,300 |
0,003 |
0,0006 |
620 |
|
822 |
|
|
|
|
|
|
3,776 |
0,003 |
0,0008 |
618 |
|
816 |
|
|
|
|
|
|
3,701 |
0,003 |
0,0008 |
616 |
|
816 |
|
|
|
|
|
|
3,739 |
0,003 |
0,0008 |
618 |
|
814 |
|
|
|
|
|
|
3,664 |
0,003 |
0,0009 |
616 |
|
814 |
|
|
|
|
|
|
3,701 |
0,003 |
0,0008 |
618 |
|
820 |
|
|
|
|
|
|
3,776 |
0,003 |
0,0008 |
620 |
|
822 |
|
|
|
|
|
|
3,776 |
0,003 |
0,0008 |
617 |
|
816 |
|
|
|
|
|
|
3,720 |
0,003 |
0,0008 |
Wartość napięcia powierzchniowego z tablic wynosi:
σ = 72,75 . 10-3 [N / m] .
b) Denaturat, blaszka nr 1
Q |
∆Q |
F |
∆F |
Fsr |
l |
∆l |
d |
∆d |
σ |
∆σ |
∆σ/σ |
[mG] |
[mG] |
[mG] |
[mG] |
[mG] |
[mm] |
[mm] |
[mm] |
[mm] |
[N/m *10-2 ] |
[N/m *10-5 ] |
% |
340 |
±1 |
472,0 |
±3,8
|
474,9
|
25,55
|
0,05
|
0,1100
|
0,0064
|
2,523 |
0,003 |
0,0011 |
350 |
|
474,0 |
|
|
|
|
|
|
2,370 |
0,003 |
0,0012 |
346 |
|
473,0 |
|
|
|
|
|
|
2,427 |
0,003 |
0,0012 |
352 |
|
476,0 |
|
|
|
|
|
|
2,370 |
0,003 |
0,0012 |
344 |
|
472,0 |
|
|
|
|
|
|
2,447 |
0,003 |
0,0011 |
340 |
|
474,0 |
|
|
|
|
|
|
2,561 |
0,003 |
0,001 |
350 |
|
480,0 |
|
|
|
|
|
|
2,485 |
0,003 |
0,0011 |
348 |
|
476,0 |
|
|
|
|
|
|
2,447 |
0,003 |
0,0011 |
350 |
|
482,0 |
|
|
|
|
|
|
2,523 |
0,003 |
0,0011 |
338 |
|
470,0 |
|
|
|
|
|
|
2,523 |
0,003 |
0,0011 |
c) Detergent, blaszka nr 2
Q |
∆Q |
F |
∆F |
Fsr |
l |
∆l |
d |
∆d |
σ |
∆σ |
∆σ/σ |
[mG] |
[mG] |
[mG] |
[mG] |
[mG] |
[mm] |
[mm] |
[mm] |
[mm] |
[N/m *10-2 ] |
[N/m *10-5 ] |
% |
618 |
±1 |
800,0 |
±6,1
|
796,4
|
26,050
|
0,064
|
0,1834
|
0,0082
|
3,402 |
0,0021 |
0,0006 |
620 |
|
792,0 |
|
|
|
|
|
|
3,215 |
0,0022 |
0,0007 |
626 |
|
802,0 |
|
|
|
|
|
|
3,290 |
0,0021 |
0,00063 |
622 |
|
800,0 |
|
|
|
|
|
|
3,328 |
0,0021 |
0,00061 |
624 |
|
784,0 |
|
|
|
|
|
|
2,991 |
0,0023 |
0,0008 |
622 |
|
798,0 |
|
|
|
|
|
|
3,290 |
0,0021 |
0,00063 |
620 |
|
796,0 |
|
|
|
|
|
|
3,290 |
0,0021 |
0,00063 |
626 |
|
804,0 |
|
|
|
|
|
|
3,328 |
0,0021 |
0,00061 |
618 |
|
790,0 |
|
|
|
|
|
|
3,215 |
0,0022 |
0,0007 |
621 |
|
798,0 |
|
|
|
|
|
|
3,309 |
0,0021 |
0,00062 |
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.