I. OPIS ĆWICZENIA
Do pomiaru napięcia powierzchniowego metodą odrywania użyłyśmy płytek metalowych, które są dobrze zwilżane przez ciecz Pomiar napięcia powierzchniowego metodą odrywania polega na pomiarze siły potrzebnej na wyciągnięcie metalowej płytki z cieczy. Po między płytką, która jest dobrze zwilżana przez badaną ciecz a ta cieczą występują dostatecznie duże siły adhezji, aby można było je zmierzyć. Związek miedzy siłą pochodzącą od napięcia powierzchniowego Fn a ciężarem płytki Q i siłą odrywania jest następujący: Fn=F-Q .
gdzie: σ - napięcie powierzchniowe l - długość zanurzonej części płytki w momencie odrywania, d - grubość płytki, γ - kąt miedzy powierzchnią płytki i płaszczyzną styczną do powierzchni cieczy.
W przypadku cieczy zwilżającej metal, na skutek działania sił adhezji, cząsteczki przylegają do metalu i kąt 
jest w przybliżeniu równy zero, a cos
=1. Zatem mamy:
Do pomiaru siły Q i F użyjemy wagi torsyjnej, która pozwala w dokładny pomiar siły oderwania płytki od powierzchni cieczy. Wagę taką przed przystąpienie do pomiaru należy wypoziomować oraz wyzerować. Doświadczenie przeprowadzimy dla dwóch różnych płytek: mosiężnej i stalowej, oraz dla dwóch różnych cieczy: wody destylowanej i denaturatu.
II. POMIARY I PRZYKŁADOWE OBLICZENIA
METODA ODRWANIA:
Blaszka z miedzi:
d = 20,0 mm
Δd = 0,01*d+0,05=0,25 mm
Q [mG] |
ΔQ [mG] |
Q [N*10-5] |
ΔQ [N*10-5] |
ΔQśr [N*10-5] |
ΔQśr [N*10-5] |
580 |
7,8 |
568 |
8 |
570 |
8 |
584 |
7,84 |
572 |
8 |
|
|
582 |
7,82 |
570 |
8 |
|
|
584 |
7,84 |
572 |
8 |
|
|
578 |
7,78 |
566 |
8 |
|
|
Woda:
F [mG] |
F [N*10-5] |
Fśr [N*10-5] |
ΔFśr [N*10-5] |
764 |
749 |
739 |
3 |
754 |
739 |
|
|
758 |
743 |
|
|
748 |
733 |
|
|
746 |
731 |
|
|
σ [N/m*10-2] |
Δσ [N/m*10-2] |
Δσ/σ [%] |
4,22 |
0,27 |
6,5 |
Obliczenia:
Błąd systematyczny obliczam ze wzoru:
Obliczanie napięcia powierzchniowego:
-błąd bezwzględny σ obliczam za pomocą różniczki zupełnej:
Denaturat:
F [mG] |
F [N*10-5] |
Fśr [N*10-6] |
ΔFśr [N*10-6] |
730 |
715 |
716 |
1 |
732 |
717 |
|
|
730 |
715 |
|
|
734 |
719 |
|
|
728 |
713 |
|
|
σ [N/m*10-2] |
Δσ [N/m*10-2] |
Δσ/σ [%] |
3,7 |
0,2 |
6 |
Blaszka ze stali:
d = 19,5 mm
Δd = 0,01*d+0,005 = 0,245
Q [mG] |
ΔQ [mG] |
Q [N*10-5] |
ΔQ [N*10-5] |
ΔQśr [N*10-5] |
ΔQśr [N*10-5] |
300 |
5 |
294 |
5 |
293 |
5 |
302 |
5 |
296 |
5 |
|
|
296 |
5 |
290 |
5 |
|
|
298 |
5 |
292 |
5 |
|
|
302 |
5 |
296 |
5 |
|
|
Woda:
F [mG] |
F [N*10-5] |
Fśr [N*10-5] |
ΔFśr [N*10-5] |
d [m*10-2] |
Δd [m*10-2] |
570 |
558 |
562 |
2 |
1,95 |
00,7 |
582 |
570 |
|
|
|
|
572 |
560 |
|
|
|
|
574 |
562 |
|
|
|
|
572 |
560 |
|
|
|
|
σ [N/m*10-2] |
Δσ [N/m*10-2] |
Δσ/σ [%] |
6,90 |
0,18 |
2,6 |
Denaturat:
F [mG] |
F [N*10-5] |
Fśr [N*10-5] |
ΔFśr [N*10-5] |
d [m*10-5] |
Δd [m*10-5] |
460 |
451 |
451 |
1 |
1,95 |
00,7 |
462 |
453 |
|
|
|
|
460 |
451 |
|
|
|
|
458 |
449 |
|
|
|
|
464 |
455 |
|
|
|
|
σ [N/m*10-2] |
Δσ [N/m*10-2] |
Δσ/σ [%] |
4,05 |
0,15 |
4 |
METODA PĘCHERZYKOWA:
|
|
|
|
|
|
9,81 |
0,01 |
3,95 |
0,05 |
998,21 |
1 |
Δh [m*10-2] |
Δhśr [m*10-2] |
Δ (Δhśr) [m*10-2] |
σ [N/m*10-2] |
Δ σ N/m*10-2] |
Δ σ/ σ [%] |
2,7 |
3,0 |
0,1 |
5,763 |
0,003 |
5 |
3,0 |
|
|
|
|
|
3,3 |
|
|
|
|
|
2,8 |
|
|
|
|
|
3,1 |
|
|
|
|
|
Gęstość cieczy w manometrze przyjąłem jako gęstość wody destylowanej:
ρT = (998,099 + 1) 
Napięcie powierzchniowe obliczamy z wyżej podanego wzoru:
błąd napięcia powierzchniowego obliczamy za pomocą różniczki logarytmicznej:
δσ = 5,05%
III.WNIOSKI
Powyższe doświadczenie miało na celu pomiar napięcia powierzchniowego metodą odrywania płytki stalowej (miedzianej) od powierzchni cieczy i metodą pęcherzykową. Oczywiście istnieją jeszcze inne metody pomiaru np.: za pomocą kapilary lub stalagmometru. Otrzymane przez nas wyniki napięcia powierzchniowego to dla metody odrywania σ =0,0422 [N / m] i σ =0,069 [N / m] i pęcherzykowej σ =0,05763 [N / m]. Dla denaturatu napięcie powierzchniowe wyszło 0,037 [N / m] i 0,0405 [N / m] .
Wyszukiwarka