WSTĘP TEORETYCZNY
Teoria
Napięcie powierzchniowe jest to zjawisko fizyczne polegające na tym, że cząsteczki na powierzchni są przyciągane przez cząsteczki wewnątrz cieczy siłą (skierowaną w głąb cieczy i prostopadłą do powierzchni), która równoważy niekompensujące się siły międzycząsteczkowe cząsteczek na powierzchni. To sprawia, że warstwa powierzchniowa wywiera na ciecz wielkie ciśnienie wewn.
Z doświadczeń wiadomo, że swobodna powierzchnia cieczy przy ściankach naczynia jest na ogół zakrzywiona. Tą powierzchnię nazywa się meniskiem. Występowanie menisku jest spowodowane oddziaływaniami cząsteczek naczynia i cząsteczek cieczy znajdujących się w jego pobliżu. Siła wypadkowa tych oddziaływań sprawia, że zakrzywiona warstwa powierzchniowa wywiera na ciecz pewne ciśnienie Pk, dodające się do zewnętrznego ciśnienia Patm.
Efekt podnoszenia się poziomu cieczy w kapilarze związany jest ze zjawiskiem menisku wklęsłego powstającego w przypadku, gdy oddziaływania między cząsteczkami cieczy i naczynia są większe niż między cząsteczkami samej cieczy. Wtedy dodatkowe ciśnienie Pk jest skierowane ku gorze.
W doświadczeniu wykorzystano rurki kapilarne oraz ciecze, dla których można przyjąć, iż menisk ma kształt kulisty, wówczas równanie Laplace’a na ciśnienie wytwarzane przez menisk z postaci:
po uwzględnieniu R1=R2=r oraz porównaniu z równaniem na ciśnienie hydrostatyczne otrzymujemy ostatecznie wzór na współczynnik napięcia powierzchniowego
Cel ćwiczenia
Opis układu pomiarowego
Układ pomiarowy to: trzy naczynia napełnione badanymi cieczami do których wstawiono pionowe kapilary. Każde z naczyń ustawiamy na stoliczku z regulowaną wysokością. Wysokości cieczy w kapilarach i naczyniach mierzyliśmy katetometrem. Składa się on z masywnego pionowego pręta ze śrubą regulującą wysokość lunetki oraz skalą milimetrową.
________________________________________________________________________
WNIOSKI
1. Cel ćwiczenia, którym było wyznaczenie wartości współczynnika napięcia powierzchniowego został osiągnięty, gdyż otrzymano wyniki z akceptowalną dokładnością.
2. Na wynik pomiaru miał wpływ jedynie błąd pomiaru wysokości słupa cieczy, a więc błąd przypadkowy. Możliwe są też błędy związane z utratą przez badane substancje ich wzorcowych własności fizycznych.
3. Przy porównaniu wartości otrzymanych z wartościami teoretycznymi wynoszącymi odpowiednio:
• Dla cieczy 1 – 2,84 * 10^-2
• Dla cieczy 2 – 4,47 * 10^-2
• Dla cieczy 3 - 6,40 * 10^-2
Okazuje się, że nie pokrywają się one ze sobą. W przypadku dwóch pierwszych cieczy są to wartości zbliżone do tablicowych, a w przypadku cieczy 3 wartość zmierzona jest około 2- krotnie mniejsza od tablicowej. Wynikać to może z błędów wymienionych w pkt 2.