Вказівки до виконання роботи. Розділ 2. Молекулярна фізика

Лабораторна робота № 2.1. ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ПОВЕРХНЕВОГО НАТЯГУ РІДИНИ МЕТОДОМ ВІДРИВУ КІЛЬЦЯ

Розділ 2. Молекулярна фізика

Мета роботи – вивчити властивості поверхневого шару рідин та визначити коефіцієнт поверхневого натягу рідини.

Для виконання роботи необхідно вивчити такий теоретичний матеріал: особливості рідкого стану речовини, поверхневий натяг.

[ 1, т.1, §§ 19.1, 19.3, 19.5; 2, §§ 60, 66; 3, 4.2, 6.2; 4, т.1, §§ 115–119]

Коефіцієнт поверхневого натягу рідини a визначається через приріст поверхневої енергії рідини при збільшенні площі поверхні на :

,

а також через силу поверхневого натягу F _Н, яка діє на контур L, що обмежує поверхню рідини:

. (2.1.1.)

Сили поверхневого натягу рідини F _Н зумовлені існуванням міжмолекулярних сил притягання. У зв’язку з тим, що концентрація молекул рідини в газі (над поверхнею рідини) значно менша, ніж в самій рідині, то сила міжмолекулярної взаємодії напрямлена всередину рідини, що й викликає появу сил поверхневого натягу.

Сила поверхневого натягу F _Н напрямлена перпендикулярно до контуру, який обмежує поверхню рідини (або яку-небудь ділянку поверхні), вздовж дотичної до поверхні, в сторону скорочення її поверхні.

В даній роботі для визначення коефіцієнта поверхневого натягу a використовують метод відриву кільця від поверхні рідини.

Сила відриву кільця від поверхні визначається за допомогою торсійних терезів (рис. 2.1.1). Основним елементом терезів є плоска спіральна пружина, яка деформується під дією ваги предмета. Величина деформації пружини пропорційна навантаженню, а тому шкалу терезів, яка показує кут закручування пружини, градуйовано в одиницях сили. В момент відриву кільця терези показують силу F, яка дорівнює сумі сил поверхневого натягу F _Н та ваги вогкого кільця P:

. (2.1.2)

Відрив кільця від поверхні (рис. 2.1.1) пов’язаний з розривом поверхні рідини по двох периметрах кільця: . Враховуючи (2.1.1) та (2.1.2.) можна одержати робочу формулу для визначення коефіцієнта поверхневого натягу :

, (2.1.3)

де d ₁ та d ₂ відповідно внутрішній та зовнішній діаметри кільця.

Дата добавления: 2014-11-07