ĆWICZENIE 33 NAPIĘCIE POWIERZCHNIOWE Napięcie

ĆWICZENIE 33
NAPIĘCIE POWIERZCHNIOWE
Napięcie powierzchniowe definiuje się jako siłę przypadającą na jednostkową długość
powierzchniowej warstwy cząsteczek cieczy konieczną do jej rozerwania:
σ = F/ l,
lub jako pracę potrzebną do zwiększenia powierzchni cieczy o jednostkową wartość:
σ = W/S.
Powodem występowania napięcia powierzchniowego są siły międzycząsteczkowe. Są to siły
kohezji wewnątrz i na powierzchni cieczy i siły adhezji między cieczą a ścianką. Gdy siły kohezji
są mniejsze od sił adhezji powierzchnia cieczy przy ściance podnosi się tworząc menisk wklęsły.
Gdy siły kohezji są większe tworzy się menisk wypukły. Siły adhezji w kapilarach (cienkich
rurkach) obecnych w drewnie powodują zjawisko włoskowatości. Polega ona na tym, że woda jest
podciągana na wysokość najwyższych drzew.
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie napięcia powierzchniowego poprzez pomiar siły potrzebnej do
oderwania metalowej płytki od powierzchni cieczy. Do pomiaru używa się wagi sprężynowej.
Podczas wyciągania płytki tuż przed oderwaniem przerywana jest warstwa cieczy zwilżająca płytkę
i waga wskazuje sumę siły napięcia powierzchniowego i ciężaru płytki. Napięcie powierzchniowe
oblicza się z wzoru:
σ = g(mo - mp)/2l,
gdzie mo – wskazanie wagi podczas oderwania, mp - wskazanie po oderwaniu, l - długość dolnej
krawędzi płytki, g = 9.81 m/s2 - przyspieszenie ziemskie.
Zadania
1. Zmierzyć długość krawędzi płytki z dokładnością 0.1mm.
2. Zważyć kilkakrotnie płytkę podczas odrywania i po jej oderwaniu od powierzchni cieczy.
3. Obliczyć wartości napięcia powierzchniowego dla każdej pary danych mo i mp a następnie
jego wartość średnią i odchylenie standardowe eksperymentalne metodą typu A.
Zadania należy powtórzyć dla każdej cieczy wskazanej przez prowadzącego.
Ćwiczenie 33
NAPIĘCIE POWIERZCHNIOWE
Nazwisko i imię..................................…..........................................., data ….....................................
Długość krawędzi płytki l = ….......................mm
Nr
pom.
…..........................
mo
mp
…..........................
σ
mo
mp
…..........................
σ
mo
mp
σ
1
2
3
4
5
6
Wartość średnia
ηśrednia =
ηśrednia =
ηśrednia =
Niepewność wartości
średniej u(ηśrednia) =
u(ηśrednia) =
u(ηśrednia) =
Nr
pom.
…..........................
mo
mp
…..........................
σ
mo
mp
…..........................
σ
mo
mp
1
2
3
4
5
6
Wartość średnia
ηśrednia =
ηśrednia =
ηśrednia =
Niepewność wartości
średniej u(ηśrednia) =
u(ηśrednia) =
u(ηśrednia) =
gdzie u(ηśrednia) =
√
2
( σ i− σ sr )
Σ
N (N −1)
σ