I Pracownia Zakładu Fizyki PL |
|||
Wydział Elektryczny |
Ćwiczenie nr.: 8.2 |
||
|
Semestr: II |
Grupa: ED 2.4 |
Rok akadem.: 97/98 |
Temat: Wyznaczanie współczynnika napięcia powierzchniowego cieczy za pomocą stalagmometru |
Data wykonania: 98.03.17 |
Ocena: |
|
Podbudowa teoretyczna:
Korzystając z przyrządu jakim jest stalagmometr możemy wyznaczyć współczynnik napięcia powierzchniowego danej cieczy. Korzystamy tu z charakterystycznego zachowania się cieczy w naczyniach włoskowatych.
Ciecz wypływająca pod niewielkim ciśnieniem ze stalagmometru tworzy pojedyncze kuliste krople, które powoli odrywają się od wylotu kapilary. Oderwanie się kropli następuje, gdy siła napięcia powierzchniowego F zostanie zrównoważona z ciężarem kropli P. Kropla odrywa się na obwodzie przewężenia 2πr1 (jak na rysunku). Aby pominąć trudność zmierzenia promienia r1 wprowadzamy współczynnik K1 jako stosunek promienia r kapilary do promienia przewężenia r1.
F=P
mg=2πr1σ
po podstawieniu otrzymujemy:
oznaczając otrzymujemy:
mg= σr / K
Jest to końcowy wzór na współczynnik napięcia powierzchniowego, przy czym współczynnik korekcyjny K zależy od objętości pojedynczej kropli i promienia kapilary r; K=f(V/r3).
Opis wykonania ćwiczenia:
- ważymy naczyńko (puste)
- za pomocą strzykawki nabieramy ciecz do stalagmometru
- umieszczamy stalagmometr nad naczynkiem zdejmując strzykawkę pozwalamy aby skapywała
swobodnie ciecz
- liczymy liczbę kropel n
- ważymy naczyńko z cieczą
- obliczamy masę pojedynczej kropli i stosunek (V/r3) aby znaleźć współczynnik K
- znalezione wartości podstawiamy do wzoru i obliczamy wsp. napięcia powierzchniowego σ
- pomiary wykonujemy czterokrotnie.
Tabela pomiarowa:
Rodzaj cieczy: toluen |
||||||||||
ρT |
m1 |
m2 |
n |
V |
r |
V/r3 |
K |
σ |
σśr |
δ |
kg/m3 |
g |
g |
|
m3 |
m |
|
|
N/m |
N/m |
% |
|
21,1 |
24,2 |
54 |
6,62 10-8 |
|
0,49 |
0,246 |
0,027 |
|
0,84 |
|
21,15 |
23,75 |
47 |
6,38 10-8 |
|
0,48 |
0.246 |
0,026 |
|
0,96 |
866,9 |
21,15 |
23,8 |
52 |
5,87 10-8 |
5,1 10-3 |
0,44 |
0,2491 |
0,024 |
0.0255 |
0,94 |
|
21,15 |
24 |
53 |
6,2 10-8 |
|
0,46 |
0,2491 |
0,025 |
|
0,9 |
Przykładowe obliczenia:
objętość V pojedynczej kropli:
stosunek (V/r3) w celu znalezienia współczynnika K (tabela 10 - skrypt):
współczynnik napięcia powierzchniowego cieczy:
Dyskusja błędów:
Błędy w pomiarach bezpośrednich:
błąd pomiaru masy naczyńka pustego Δm1 oraz naczyńka pełnego Δm2
błąd pomiaru promienia zewnętrznego kapilary
Błąd względny maksymalny obliczamy różniczkując wzór:
gdzie współczynnik napięcia powierzchniowego jest funkcją trzech wielkości mierzonych bezpośrednio: m1, m2, r, a więc ostatecznie błąd względny maksymalny będzie:
Biorąc pod uwagę wcześniejsze dane wyliczamy:
Do tabeli wpisujemy wartości procentowo (każdy z wyników mnożymy 100%)