TEMAT: Pomiar napięcia powierzchniowego cieczy metodą . rurek włoskowatych.
IMIĘ I NAZWISKO: Łukasz Mężydło Sławomir Grzeszczyk
WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY Fizyka Techniczna	SEMESTR: LETNI	ROK AKADEMICKI 2000/2001
ZESPÓŁ nr 1	DATA WYKONANIA: 08.03.2001
OCENA:	PODPIS

Zjawisko włoskowatości. Gdy do cieczy zwilżającej (kąt 90) wstawimy rurkę szeroką (średnica większa od 10 mm), wówczas powierzchnia swobodna wewnątrz rurki znajdzie się na tym samym poziomie co na zewnątrz niej; jedynie w sąsiedztwie ścianek da się zauważyć menisk wklęsły. W rurce cienkiej (średnica poniżej 2 mm), tzn. włoskowatej albo kapilarnej, zakrzywienie powierzchni obejmuje cały obszar wewnętrzny rurki, w związku z czym błonka powierzchniowa cieczy przybiera kształt powierzchni kulistej o promieniu R na ogół większym od promienia rurki r. Siły napięcia powierzchniowego , działające stycznie do zakrzywionej powierzchni, dają w wyniku swego działania tzw. ciśnienie dodatkowe p, skierowane pionowo do góry i powodujące wciąganie cieczy do wnętrza rurki. Ciśnieniu temu przeciwstawia się ciśnienie hydrostatyczne słupa h wciąganej cieczy. Równowaga obu tych ciśnień wyrażona równaniem (1) określa wysokość wzniesienia włoskowatego h:

(1)

gdzie d - gęstość cieczy, g - przyspieszenie ziemskie.

Można wykazać, że ciśnienie dodatkowe p związane z zakrzywieniem powierzchniowej błony określone jest wzorem:

(2)

Z równania (2) można wyrugować R nie dający się zmierzyć bezpośrednio, a wprowadzić promień rurki r, dostępny bezpośrednim pomiarom. Z zależności wynika, że:

W przypadku czystych rurek szklanych zetknięcie wielu cieczy z jej ściankami cechuje tzw. zwilżenie doskonałe, o koncie zetknięcia 0. Uwzględniając ten przypadek otrzymujemy z równań (1) i (2) wzór na napięcie powierzchniowe :

(3)

Całkowita siła napięcia powierzchniowego, F = 2r, dopóty wciąga ciecz do góry, do wnętrza rurki, dopóki nie zostanie zrównoważona ciężarem słupa cieczy o wysokości h. warunek zrównoważenia obu sił ma więc postać:

Przebieg ćwiczenia:

1. Wyznaczyć średnice wewnętrzne rurek włoskowatych (mierząc wzniesienie wody w każdej rurce)

2. Wyznaczyć współczynnik napięcia powierzchniowego cieczy badanej

δ_w - współczynnik napięcia powierzchniowego wody. (δ_w= 72.6 10^-3)

w - gęstość wody (w = 103 kg/m3)

hw - średnia wartość wysokości wzniesienia wody w rurce włoskowatej.

Tabele pomiarowe.

Nr rurki	hw [mm]	hws [mm]	Δhw [mm]	d [mm]	Δd [mm]
1	8, 7, 6, 7, 5, 6, 7, 8, 6, 7	6,7	0,76	0,450	0,051
2	13, 14, 10, 14, 12, 11, 12, 13, 15, 16	13	1,3	0,232	0,023
3	17, 15, 13, 15, 16, 15, 14, 13, 15, 14	14,7	0,96	0,202	0,013
4	20, 22, 24, 25, 23, 23, 24, 25, 24, 22	23,2	1,2	0,128	0,006

Nr rurki	h [mm]	hs [mm]	Δh [mm]	τ [N/m.]
1	3, 3, 2, 3, 2, 3, 4, 3, 3, 2	2,8	0,48	2,976 x 10^-4
2	5, 5, 4, 5, 6, 5, 6, 5, 4, 5	5	0,4	2,739 x 10^-4
3	8, 7, 7, 8, 8, 8, 9, 8, 8, 8	7,9	0,36	3,828 x 10^-4
4	10, 9, 9, 9, 9, 10, 10, 9, 10, 9	9,4	0,48	2,886 x 10^-4

Δδ1=0,131 Δδ2=0,368 Δδ3= 0,721 Δδ4=0,221

Δδ_sr=Δδ1+Δδ2+Δδ3+Δδ4 / 4 = 0,358

Wszystkie wyniki są obarczone błędem odczytu, oraz błędem wynikającym z dokładności przyrządu pomiarowego.

Z dokładności przyrządu pomiarowego wynika, że każdy pomiar obarczony jest błędem 1[mm]. Dokładność odczytu wynosi także 1[mm].

Niepewność systematyczna całkowita wynosi 2[mm].

Wartość średnia współczynnika napięcia powierzchniowego dla alkoholu etylowego:

δ = (31,07 ± 3,58) x 10-3

---