Opiekun: dr Piotr Biegański		Imię Nazwisko: Joanna Szmidt Wydział/kierunek: Inżynieria Środowiska Termin zajęć: środa godz.15:15
Temat: Pomiar napięcia powierzchniowego. Metoda odrywania.		Nr ćwiczenia: 33A
Termin wykonania ćwiczenia: 11.03.'09r.	Termin oddania sprawozdania: 18.03.'09r.	Ocena:

Wstęp:

Napięciem powierzchniowym σ danej cieczy na granicy z inną fazą nazywamy pracę potrzebną do izotermicznego zwiększenia powierzchni cieczy o jednostkę. Napięciem powierzchniowym σ nazywamy także siłę styczną do powierzchni cieczy, działającą na jednostkę długości obrzeża powierzchni.

Do pomiaru napięcia powierzchniowego metodą odrywania użyliśmy jednej płytki metalowej, która jest dobrze zwilżana 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. Przeprowadzaliśmy doświadczenie dla dwóch rodzajów cieczy.

Związek między siłą Fn pochodzącą od napięcia powierzchniowego, siłą odrywania F i ciężarem płytki jest następujący:

F = Fn + Q,

Fn = 2σ ( l+d )^. cos γ,

σ - napięcie powierzchniowe,
l -długość zanurzonej części płytki w momencie odrywania,
d -grubość płytki,
γ -kąt między powierzchnią płytki i płaszczyzną styczną do powierzchni cieczy.

W przypadku cieczy zwilżającej metal, na skutek działania sił adhezji, cząsteczki cieczy przylegają do metalu i kąt γ jest w przybliżeniu równy zeru, a cosγ = 1, zatem

σ = (F-Q) / 2 (l+d).

Wyniki pomiarów:

1.) Pomiary dla C₂H₅OH+H₂O (roztwór 40%)

m	Δmwagi	d	Δdsuw	l	Δ lsuw	Fm	ΔFmwagi
[mg]	[mg]	[mm]	[mm]	[mm]	[mm]	[mg]	[mg]
592	2	0,17	0,01	25,48	0,01	754	2
588	2									756	2
590	2									754	2
588	2									754	2
590	2									752	2
=589,6	=2	=0,17	=0,01	=25,48	=0,01	=754	=2

=1,5 mg Q=
, gdzie g=9,811

m=(589,6+3,5) mg =(5,896+0,035)
kg Q=

d =(
m

l =
m

=1,3 mg

=(7,54
0,033)
kg

Napięcie powierzchniowe:

2.) Pomiary dla denaturatu:

m	Δmwagi	d	Δdsuw	l	Δ lsuw	Fm	ΔFmwagi
[mg]	[mg]	[mm]	[mm]	[mm]	[mm]	[mg]	[mg]
592	2	0,17	0,01	25,48	0,01	720	2
588	2									722	2
590	2									718	2
588	2									720	2
590	2									722	2
=589,6	=2	=0,17	=0,01	=25,48	=0,01	=720,4	=2

Q=

d =(
m

l =
m

=1,5 mg

=(7,204
0,035)
kg

Napięcie powierzchniowe:

Wynik końcowy:

Napięcie powierzchniowe dla roztworu 40%:

Napięcie powierzchniowe dla denaturatu:

Wnioski i uwagi:
Stwierdzam że wyniki są poprawne, choć nieco różniące się od danych zawartych w tabeli. Można powiedzieć, że mimo iż uzyskane wyniki nie pokrywają się z tablicowymi, jednak rząd wielkości jest zachowany. Sugeruje to, że metoda postępowania była prawidłowa. Spowodowane to może być nie znaną dokładną wartością temperatury cieczy i ciśnienia panującego w pomieszczeniu. Na niezgodność uzyskanego wyniku z wielkością tablicową mogły mieć wpływ m.in.: czynnik ludzki (przy pomiarach używano wagi torsyjnej - więc mogły wystąpić drgania wywołane przez mierzącego oraz błąd odczytu), czynniki zewnętrzne takie jak zmiany temperatury (wynik tablicowy jest dla cieczy o temp. 20˚ C), mogło również wpłynąć na to niedokładne odtłuszczenie płytek oraz ich utlenianie się z czasem.
Napięcie powierzchniowe dla 40% roztworu alkoholu okazało się być większe niż napięcie powierzchniowe dla denaturatu.

Błędy pomiarowe w ćwiczeniu obliczono metodą różniczki logarytmicznej.

*Protokół został przekazany przez koleżankę Monikę Nadolną.

---