Akademia Pedagogiczna Kraków 1 rok fizyki gr. L3			Imię i nazwisko : Maciej Librant
Numer ćwiczenia:	Temat: Wyznaczanie napięcia powierzchniowego cieczy metodą odrywania pierścieni.
Data wykonania: oddania:		Uwagi:		Ocena

Napięcie powierzchniowe jest to siła związana z stanami powierzchniowymi. Cząsteczka będąca wewnątrz fazy ciekłej jest mniej więcej równomiernie otoczona przez inne cząsteczki. Siły oddziaływania między nimi nazywamy siłami Van der Waalsa , których wypadkowa jest równa zeru. Cząsteczki będące na granicy fazy ciekłej i gazowej ulegają przyciąganiu przez cząsteczki z wewnątrz. Warstwa powierzchniowa wywiera ciśnienie powierzchniowe na pozostałą masę cieczy. Na końcu występuje siła zwana miarą napięcia powierzchniowego i oznacza się ją
.

Napięcie powierzchniowe odpowiada pracy potrzebnej do utworzenia nowej powierzchni S.

dW = δ * dS

Napięcie powierzchniowe sprawia , iż ciecz początkowo wznosi się z podnoszonym pierścieniem. Siła F powodująca oderwanie się pierścienia od powierzchni cieczy ma wartość F = 2 lδ ,wtedy
, gdzie l oznacza obwód pierścienia , a F = k * x , po podstawieniu
.

Celem ćwiczenia jest obliczenie napięcia powierzchniowego dla wody i metanolu za pomocą dwóch pierścieni o różnych średnicach.

Tok postępowania:

1. pomiar pierścieni l.

2. odczyt stałej sprężystości k.

3. odrywanie pierścienia od powierzchni wody.

4. odrywanie pierścienia od powierzchni metanolu.

Obliczenia:

Obliczam średnie wydłużenie sprężyny korzystając ze wzoru
.

= 100,8 mm pierścień 1 ,woda
= 300 mm

= 53,7 mm pierścień 2 ,woda
= 200 mm

= 36,3 mm pierścień 1 ,metanol
= 300 mm

= 21,6 mm pierścień 2 ,metanol
= 200 mm

Stała sprężystości jest daną tablicową i wynosi 0,464 [N/m]
.

Wartość δ wyliczamy ze wzoru przedstawionego w części teoretycznej
.

Obliczam niepewności i błędy pomiarowe za pomocą metody logarytmicznej korzystając ze wzorów

,

Napięcie powierzchniowe wynosi odpowiednio dla:

Wody δ2 = (0,077 ± 0,001)[N/m] , Bp1 = 1,2%

δ2 = (0,062 ± 0,002)[N/m] , Bp2 = 3,2%

Metanolu δ3 = (0,028 ± 0,001)[N/m] , Bp2 = 3,5%

δ4 = (0,025 ± 0,001)[N/m] , Bp2 = 4,0%

Wnioski :

Wyznaczenie napięcia powierzchniowego wody i metanolu za pomocą pierścieni powiodło się , można to potwierdzić faktem , iż błędy procentowe przedstawione powyżej są w miarę małe i nie przekraczają tolerowanej granicy błędu równej 10%. Bez względu na różnice pomiędzy naszymi wynikami a wynikami tablicowymi nasze doświadczenie potwierdziło istnienie napięcia powierzchniowego cieczy. Płyn rzeczywiście podnosi się wraz z pierścieniem , po czym odrywa się od niego pod wpływem działającej siły.