DSCF6586

128

3. Pomiary

Doświadczenie polega na zmierzeniu czasu, w ciągu którego kulka przebywa w cieczy znaną drogę l oraz na wykonaniu niezbędnych pomiarów pomocniczych. Pomiar czasu powinien być wykonany kilkakrotnie, ponieważ błąd At związany jest nie tyle z ograniczoną dokładnością skali stopera, ile z trudnościami w uchwyceniu momentu dotarcia kulki do znacznika. Ważne jest umieszczenie górnego znacznika na poziomie, po dotarciu do którego ruch kulki jest już na pewno jednostajny (położenie to można ocenić na podstawie pomiarów wstępnych).

4. Opracowanie

Na podstawie wielokrotnych pomiarów czasu opadania t można określić wartość średnią t i niepewność sj. Błędy popełniane przy pomiarze pozostałych wielkośd szacujemy w oparciu o znajomość dokładności użytych przyrządów. Znalezioną w danej temperaturze wartość współczynnika lepkości oraz niepewność pomiaru obliczony standardowymi metodami należy zapisać w układzie SI oraz cgs.

Pytania

1.    Jaką wartość ma liczba Reynoldsa w badanym w doświadczeniu procesie? (Liczbę Reynoldsa R otrzymamy, gdy dołączymy do parametrów opisujących ruch kulki - gęstość cieczy p; można wówczas utworzyć wielkość bezwymiarową R = rupią. Stała C byłaby w tym przypadku funkcją R. Przy przepływie laminamym wpływ gęstości cieczy można pominąć).

2.    Prędkość kulki w cieczy wzrasta od 0 aż do wartości granicznej v_grm_. Wykazać, że zależność prędkości opadania kulki od czasu ma postać:

P' -i v(t) = — (1 — e ^m) c

gdzie

P' = P — U| c = 6mjr,

m = - nr³(d_k- d_c)

q-4. Pomiar napięcia powierzchniowego cieczy przy ożyciu kapilary [21-25]

| Wstęp

Cząsteczki cieczy w warstwie powierzchniowej znajdują się w szczególnych warunkach. W związku z mniejszą od średniej liczbą cząsteczek sąsiednich i ich niesymetrycznym rozmieszczeniem - energia molekuł na powierzchni różni się od ich energii we wnętrzu cieczy.

Praca wykonana przeciwko siłom spójności, przy przesunięciu cząsteczki i wnętrza cieczy na jej powierzchnię, jest miarą energii potencjalnej cząsteczek tworzących warstwę powierzchniową:

(1)

Upow. = oS

Rys. 34. Rozciąganie cienkiej błonki cieczy rozpiętej na ramce z drutu

S oznacza tutaj powierzchnię, a nazywa się współczynnikiem napięcia powierzchniowego.

Spójrzmy na rys. 34. Cienka błonka utwo-izona przez ciecz rozciągana jest pod wpływem $8y 2F (siła F działa na krawędź każdej z dwu powierzchni błonki). Praca wykonana przy rozciągnięciu błonki o długość dx na wartość:

dA = 2Fdx    (2)

i jest, zgodnie z wzorem 1, równa przyrostowi energii potencjalnej:

dU Ą 2adS = 2aldx    (3)

Z porównania wzorów 2 i 3 otrzymamy:

Tak więc napięcie powierzchniowe a jest liczbowo równe sile działającej na jednostkę długości „krawędzi” powierzchni. Napięcie powierzchniowe zależy od rodzaju stykających się powierzchni, tzn. wartość a odnosi się do określonych warunków, np. do „napięcia powierzchniowego wody na granicy z powietrzem” itp.¹

1

Wartości napięcia powierzchniowego danej cieczy względem różnych gazów tylko nieznacznie różnią się od siebie. Wyraźnie większy jest np. wpływ zanieczyszczeń cieczy.