Метод подъема воды в капиллярах

Капиллярными явлениями называют подъем или опускание жидкости в трубках малого диаметра – капиллярах(см. рис.3). Смачивающие жидкости поднимаются по капиллярам, не смачивающие – опускаются. Подъем жидкости в капилляре продолжается до тех пор, пока сила тяжести действующая на столб жидкости в капилляре, не станет равной по модулю результирующей Fн сил поверхностного натяжения, действующих вдоль границы соприкосновения жидкости с поверхностью капилляра: Fт = Fн, где Fт = mg = ρhπr2g, Fн = σ2πr .Отсюда следует: h=2 / ρrg.

Рис.3

Рис.2

Порядок выполнения работы

Опыт 1

1. Собрать установку и наполнить бюретку водой

2. Измерить диаметр канала узкого конца бюретки.

3. Определить по шкале бюретки начальный объем воды V1 в мл (1мл=10 -6 м 3).

4. Поставить под бюретку сосуд, наполнить ее водой и, плавно открывая кран, до­биться медленного отрывания капель (капли должны падать друг за другом через1-2с.)

5. Отсчитать 20-40 капель.

6. Определить конечный объем воды в бюретке V2.

7. Найти объем капель по формуле: V = V2 – V1.

8. Масса одной капли будет равна: mx = .

9. Вычислить коэффициент поверхностного натяжения жидкости по формуле:

σ =

где =103 кг/ м3 – плотность воды, d-диаметр бюретки, -ускорение свободного падения.

Опыт 2

1. Опустить в стакан с водой капиллярную трубку.

2. Измерить высоту подъёма воды h в капиллярной трубке над поверхностью воды в стакане(см.рис.3).

3. Измерить диаметр капилляра d, вычислить его радиус r=d/2.

4. Произвести вычисления коэффициента поверхностного натяжения по формуле

hr g/2

5. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу 1.

6. Сравнить результаты с табличным значением коэффициента поверхностного натяжения табл=0,072 Н/м и определить абсолютную погрешность методом оценки результатов измерений

7. Определить относительную погрешность •100 /

8. Все вычисления подробно записать .

Таблица 1

V
3)
d
трубки
(м)
d
капли
(м)
r
(м)

(м)

(Н/м)

---- ----
---- ---- ----

Контрольные вопросы

Вариант1.

1. Почему поверхностное натяжение зависит от вида жидкости ?

2. В двух одинаковых пробирках находится одинаковое количество капель воды. В одной пробирке вода чистая , а в другой - с прибавкой мыла. Одинаковы ли объемы отмеренных капель ? Ответ обоснуйте.

3 . Изменится ли результат вычисления, если диаметр канала трубки будет меньше ?

4. Какую жидкость можно налить в стакан выше краев ?

5. Между двумя столбами натянута веревка. Как изменится прогиб веревки, если она намокнет от дождя ?

Вариант 2.

1. Почему и как зависит поверхностное натяжение от температуры ?

2. Изменится ли результат вычисления поверхностного натяжения, если опыт про­ водить в другом месте Земли ?

3. Почему мокрое платье становится узко ?

4. Должны ли смазочные материалы смачивать трущиеся металлы ?

5. Изменится ли высота поднятия жидкости в капиллярной трубке, если ее накло­нить?

Рекомендуемая литература

1. Кикоин А.К, Кикоин И.К. Физика: учебник для 10 класса для школ с углубленным изучение физики. – М.: Просвещение, 1998. (Стр.76-90)

2. Омельченко В.П., Антоненко Г.В. Физика.- Р., 2005. (Стр. 121-126)



Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

+ 29 = 35