Laboratóriumi munka 207
Laboratóriumi munka № 207
A FELÜLETI EGYÜTTMŰKÖDÉS MEGHATÁROZÁSA
TENGELYEK A FOLYADÉK NÖVELÉSÉNEK HELYZETÉRE
A CAPILLARY CSÖVEKBEN
Célkitűzés: a vizsgált folyadék felületi feszültségének koefficiensét kísérleti úton meghatározni a kapilláriscsövek magasságának magasságával.
Eszközök és tartozékok:
egy különféle átmérőjű kapilláriscső készlet,
kapilláriscső tartó,
egy üveg folyadékhoz.
1. A FELÜLETSZÁM ENERGIA
ÉS FOLYADÉKOK FELÜLETVEZETESSÉGE
A folyadék felületén, a folyadék és gőz elválasztó határ közelében, a molekulák intermolekuláris interakciót tapasztalnak, amely eltér a molekulák intermolekuláris kölcsönhatásáért, amelyek a folyadék térfogata alatt tapasztalhatók.
Az 1. ábrán. 1 molekula a. a folyadék térfogatának belsejében minden oldalról ugyanazon folyadék más molekulái vesznek körül, amelyek átlagosan ugyanolyan erőkkel hatnak rá, és ennek eredményeképpen nullává válik. Molekula b. található a felületi réteg egy folyadék, mint például a molekulák körül csak az alacsonyabb féltekén (a koncentráció a gőz molekulák a folyékony vagy gáz amely határos a folyadék sokszor kisebb, mint az a koncentráció a folyadék molekulák, így az erők kölcsönhatás a molekulák a gőz vagy gáz a tetején a félgömb lehet elhanyagolt). Ennek eredményeképpen a felületi rétegben ható molekulák a folyadékba irányított folyadékként hatnak
A molekuláknak a folyadék térfogatától a felszíni rétegig történő átviteléhez az erőt legyőzni kell, ez a munka célja a felszíni energia növelése. Ez a felszíni réteg molekulák úgynevezett potenciális energiája.
A folyadék felületi feszültségének koefficiense egy olyan fizikai mennyiség, amely számszerűen megegyezik az egységnyi terület folyadék felületének izotermikus növekedéséhez szükséges munkával:
Az (1) képletből látható, hogy a felületi feszültség koefficiensét mérjük
A szilárd anyagok felületén lévő folyadékok felületén nedvesítő (nedvesítő) jelenségek keletkeznek, amelyek alatt a folyadék szabad felülete a szilárd fal közelében helyezkedik el. A folyadék felületét, amely a szilárd anyaggal való kapcsolatának határán hajlik, a meniszkusznak nevezik. Az a vonal, amelyen keresztül a meniszkusz megérinti a szilárd anyagot, a nedvesítés kerületének nevezik. A nedvesítés (nem nedvesedés) jelenségét a szilárd anyag felületének és a meniszkusznak a metszéspontja közötti szögszög jellemzi (lásd a 2. ábrát).
A folyadék nedvesedik, ha a sarok hegyes szöge (0 Ha a folyadék felületét bizonyos kontúr határolja, a felületi feszültség együtthatója számszerűen megegyezik a felületet határoló kontúr hossza egységenként ható erővel: A felületi feszítőerő vektora a kontúr által körülvett és merőleges felületre vonatkozó érintővonal mentén irányul (3. A (2) kifejezésből következik, hogy a felületi feszültség koefficiensét mérjük. 3. KAPILLARY FENOMENA A keskeny csövet - a kapilláris (lat capillus -. Hair, vagyis a kapilláris - egy vékony cső, például a haj) nedvesítő folyadék szintje magasabb, mint a kommunikáció ezekkel széles tartályt, és nem nedvesítő folyadék szintje, éppen ellenkezőleg, az alábbi (lásd. 4. ábra). A kapillárisok folyadékszintjének magasságában bekövetkező változásokat kapilláris jelenségeknek nevezzük. Ezek összefüggésben vannak azzal, hogy a nedvesítő folyadék egyensúlyának a kapillárisban a felületi feszültség által létrehozott túlnyomást a hidrosztatikus nyomásnak ki kell egyensúlyoznia. Mint ismeretes, a hidrosztatikus nyomás a következő képlet segítségével érhető el: ahol r a folyadék sűrűsége, g a gravitációs gyorsulás, h a folyadékoszlop magassága. A túlzott nyomást a felületi feszítőerőnek a felszíni területhez viszonyított arányával lehet megállapítani: és a felületi feszítőerő viszont (2) ahol l a kontúr hossza. Hengeres kapilláris esetén ahol r a kapilláris sugara. majd A (4) és (3) a folyadék h magasságában a kapillárisban a következő képlettel kapjuk meg: Ez a képlet szigorúan szólva csak olyan folyadékokra érvényes, amelyek gyakorlatilag teljesen nedvesek (vagy nem nedvesek) a szilárd anyag felületét, azaz ebben az esetben a q szögszöget # 8771; 0, és cosq # 8771; 1 (vagy q # 8771; o. és cos q # 8771; - 1 nem nedvesítő folyadék esetén). 4. A MŰKÖDÉSI MÓDSZER LEÍRÁSA ÉS MÓDSZERE Ebben a cikkben három kapillárist használunk, amelynek sugara r1. r2. r3 szükséges meghatározni. Amikor a kapillárisokat függőleges vízbe engedjük le, akkor a kapillárisok folyadékának emelkedése h1 lesz. h2. h3. Ebben az esetben az (5) képletből kapott felületi feszültség-együttható egyenlő A h1 értékei. h2 és h3 a KM-8 katéter segítségével találhatók, amely állványról szóló oszlopból, egy mérőcsúszda teleszkóppal és egy referenciamikroszkóppal (5.0). Például a víz nedvesíti az üvegt, a higany nedvesíti a cinket. Olyan folyadékok esetében, amelyek nem nedvesítenek szilárd anyagot, az érintkezési szög megdöbbentő (p ¤ 2
Az állványra 1 oszlop 2 van telepítve. A 3 fogantyúk segítségével az oszlop elforgatható a függőleges tengely körül. A mérőkocsi kemény vertikális mozgása 4. a teleszkópot hordozó kézzel egy negatív 5 csavarral készül. pontos - egy 6 mikrométeres csavar segítségével, rögzített csavarral 5. A léptékháló és a léptető képek leképezése a 7 okulár által történik. és a mért tárgyat egy 8 csavarral.
A mérés előtt a referencia-mikroszkóp könnyű részét a transzformátoron keresztül a hálózathoz kell csatlakoztatni.
Méréskor az alábbi sorrendet kell betartani:
1. Csavarja le a csavart 5 és mozgassa a 4 mérőkocsit a kiválasztott tárgypont szintjéig.
2. Szerelje be a távcső 7 szemlencse a skálaháló és a skála képének élességét.
3. Állítsa be az élesítendő tárgy képét egy csavarral 8. Ezután egy 6 mikrométeres csavarral a rögzített 5 csavarral rögzítse a teleszkópot a kiválasztott tárgypontra.
4. A teleszkóp-rácsnak van egy kereszthornya, amelynek bal vízszintes sávja vízszintes lökethossz szintjén szögelt metszésű alakban van (lásd 6. ábra).
5. A kapilláris belső átmérőjének méréséhez az első leolvasást el kell távolítani a mérlegre (lásd a 7. ábrát). Ehhez el kell végezni a teleszkóp keresztmetszetét, amint azt az 1. ábra mutatja. 6 (1. pozíció - a kapilláris belső átmérőjének alsó pontja). Ezután, azáltal, hogy a kocsi egy cathetometer mikrocsavarokkal 6 (rögzített csavar 5) arra utalnak, a teleszkóp a második pont a belső átmérője a kapilláris (2. pont ábrán. 6). A skála két számjegyének különbsége adja meg a mért szegmens értékét (esetünkben a kapilláris átmérőjét).
Ezért a (6) képletben a felületi víz feszültsége koefficiensének kiszámításánál az r1 helyett. r2 és r3, akkor jobb a d1 kapilláris csövek belső átmérőinek értékeit megadni. d2. d3. közvetlenül egy kathetométerrel mérve. Ezután a (6) képlet a következő alakú:
A (7) képlet számításos.
A teleszkóp szemlencse szempontjából egy milliméteres skála van, amelyet nagy számok jeleznek (bal oldalon) és egy skálahálót (7. A milliméteres tizedik nullpont felezője a teljes milliméter számlálásának indexeként szolgál. Az 1. ábrán. 7 A nullapontfelező átmegy a skála 145. ütemén. A számlálás 145 mm-nek felel meg, a szegmens pedig a 145. ütemtől a nulla szegmensig. Ebben a szegmensben a milliméteres tizedrészek számát mutatja a milliszekundum utolsó tizede, amelyet a szektor felett, ebben az esetben a 3-as számmal ad meg.
A milliméteres századszámot a rács vízszintes irányába számolják, ahol a milliméter skála sáv pontosan a szélező közepén helyezkedik el. Az 1. ábrán. 7 milliméteres löket áthalad az 5. "függőleges". A végső érték 145,35 mm.
A kapillárisok átmérőjének mérési pontosságának növelése érdekében a leolvasásokat legalább háromszor kell elvégezni, és átlagértékét meg kell határozni.
5. TELJESÍTMÉNY VAGY FELDOLGOZÁS
1. A transzformátoron keresztül a katetométer referencia mikroszkóp világítási része a hálózathoz csatlakozik.
2. Tiszta, desztillált vízben mostuk, kapilláris cső szerelve egy támogató, vízszintesen szerelve, és mérjük a belső átmérő (3-szor mindegyik kapilláris) eljárás szerint cathetometer mérést. A kapott értékek közül vegye figyelembe a számtani átlagot, és jegyezze fel a mérések eredményeit a táblázatban.
3. Kapilláris cső függőlegesen, és leengedjük a reakcióedény vízzel úgy, hogy az alsó végét a kapillárisok voltak a folyadék szintje alatt 5-6 cm. 1-2 perc után az emelő anélkül, hogy törölnénk a vízből, és van szorítva segítségével az állvány lábait.
4. A csavar lazítása 5. mozgassa a 4 kocsit függőlegesen és használja a 3 fogantyúkat. vezesse a teleszkópot az egyik kapillárisba (az objektum képét a látómezőben invertálják). A 8. csavarral a vizsgált tárgy éles képét kapjuk (esetünkben a meniszkusz éles képét).
A felületi feszültségi együttható meghatározásához (lásd a (7) képletet) elégséges a kapillárisok vízoszlopának magassági különbségeinek meghatározása: h1 - h2. h1 - h3 és h2 - h3. Ezért a katetométerrel csak a meniszkusz tetejének pozícióit veszik le. Jegyezze fel a mérési eredményeket a táblázatban.
A víz sűrűsége r = ... kg / m 3. gravitációs gyorsulás g = ... m / s 2
5. A (7) képlet segítségével, amely három független alkotóelemből áll, kiszámolja a felszíni víz feszítési együtthatóit, s1 -nek jelölve. s2. s3. Ezután határozza meg a számtani átlagot.
6. Keresse meg az abszolút D s értéket és az eredmény relatív E hibáját a keresett érték táblázatos értéke alapján:
A víz felületi feszültségének 20 ° C-on megadott táblázatos értéke s = 72,5 × 10 -3 N / m.
6. A MUNKAHELYEZÉSRE VONATKOZÓ KÉRDÉSEK
2. Mit nevezünk a felületi feszültség együtthatójának? Melyik egységben mértük?
3. A KM-8 katéter eszköze és annak jelentősége ebben a munkában. Milyen pontossággal végezhet méréseket katéter segítségével?
4. Írja le a működési képletet és magyarázza meg a benne foglalt mennyiségeket.
7. A MUNKA VÉDELMÉRE VONATKOZÓ KÉRDÉSEK
2. Adja meg a meniszkusz, a sarokszög meghatározását.
3. Mi a jelenség a szilárd test felszínének nedvesítésére (nem nedvesítésére)? Adjon példákat.
4. Milyen mértékben függ a folyadék magassága a kapillárisban? Származik az (5) képlet.
5. A folyadék felszíni feszességének kiszámításához a munkagépet (6) kapjuk meg.
6. Milyen tényezők befolyásolhatják a kísérlet eredményét a munkahelyen?