Kako izmjeriti površinsku napetost

Površinska napetost opisuje sposobnost tečnosti da se odupre snazi gravitacije. Na primjer, voda na površini obrazaca tablice padne, jer se molekuli vode privlače jedni drugima, što suprotstavlja snagu gravitacije. Zahvaljujući površinskoj napetosti težih objekata, na primjer insekti mogu se držati na površini vode. Površinska napetost mjeri se na snazi (h) podijeljena sa jedinicom dužine (m) ili u količini energije po površini jedinice. Sila s kojom molekuli vode komuniciraju (kohezijska sila), uzrokuje napetost, rezultira kapi vode (ili druge tečnosti). Površinska napetost može se mjeriti pomoću nekoliko jednostavnih predmeta koji su praktično u svakom domu i kalkulatoru.

Korake

Metoda 1 od 3:

Uz pomoć rockera

jedan. Snimite jednadžbu za površinsku napetost. U ovom eksperimentu jednadžba za utvrđivanje površinske napetosti je sljedeće: F = 2SD, gde F - Snaga u Newtonu (H), S - površinska napetost u Newtonu po metru (N / M), D - dužina koja se koristi u eksperimentu igle. Izrazite površinsku napetost iz ove jednadžbe: S = f / 2d.

Sila će se izračunati na kraju eksperimenta.
Prije nego što nastavite sa eksperimentom, izmjerite dužinu igle u metrima pomoću ravnala.

Slika pod nazivom Mjera Površinska napetost Korak 2

2. Opišite mali rocker. U ovom eksperimentu, rocker i mala igla koja lebdi na površini vode koristi se za određivanje površinske napetosti. Potrebno je pažljivo tretirati izgradnju rockera, jer tačnost rezultata ovisi o tome. Možete koristiti razne materijale, glavna stvar je napraviti vodoravnu poprečnu traku nečeg tvrdog: drva, plastike ili gusto kartona.

Odredite sredinu štapa (na primjer, slamu ili plastični ravnatelj), koji ćete koristiti kao prečku, te izbušite ili sipati rupu na ovom mjestu, bit će točka podrške poprečniku na kojoj će slobodno se okreće. Ako koristite plastičnu slamu, samo ga izlijte pin ili noktima.

Izbušite ili polijejte rupe na krajevima prečke, tako da se nalaze na istoj udaljenosti od centra. Kredit kroz rupe niti na kojima obustavljate čašu za teret i iglu.

Ako je potrebno, dovedite rockeru sa knjigama ili drugim dovoljno čvrstim predmetima tako da se prečka ostane u vodoravnoj poziciji. Potrebno je da se prečka slobodno okreće oko nokta ili šipke zaglavljene u svojoj sredini.

Slika pod nazivom Mjera površinske napetosti Korak 3

3. Uzmite komad aluminijske folije i prebacite ga u oblik kutije ili tanjure. Uopšte nije potrebno da ovaj tanjir može imati pravi kvadrat ili okrugli oblik. Ispunite ga vodom ili drugim teretom, pa se pobrinite za to da postoji težina.

Suspendujte kutiju ili tanjur folije na jedan kraj prečke. Uradite male rupe na ivicama kockara i navoja kroz njih, tako da je tanjur visio na poprečniku.

Slika pod nazivom Mjera za napetost površine Korak 4

4. Suspendujte na drugi kraj prečke igle ili papirnih isječaka tako da je vodoravno. Vezati horizontalno igle ili papirne kopče na nit, koja visi s drugog kraja poprečne trake. Tako da je eksperiment u mogućnosti, potrebno je staviti iglu ili papir.

Slika pod nazivom Mjera površinska napetost Korak 5

pet. Plastirajte plastelin na popremnicu da biste uravnotežili aluminijumsku kontejnera folije. Prije nego što nastavite sa eksperimentom, potrebno je osigurati da je prečka vodoravno. Tajnik folije su teže igle, pa sa njegove strane prečke se spušta. Priložite dovoljnu količinu plasteline na suprotnu stranu prečke, tako da je vodoravno.

To se naziva balansiranje.

Slika pod nazivom Mjera površinska napetost Korak 6

6. Postavite iglu viseći na nit ili zatvarač papira. U ovom koraku bit će potrebni dodatni napori za dogovore iglu na površini vode. Pazite da se igla ne spušta u vodu. Ispunite posudu s vodom (ili drugom tečnošću sa nepoznatom površinskom napetošću) i stavite ga ispod viseće igle tako da se igla nalazi direktno na površini tekućine.

To učinite tako da uže uže drži iglu ostaje na licu mjesta i ispružen je dovoljno.

Slika pod nazivom Mjera površinska napetost korak 7

7. Težite na malim vagama nekoliko igle ili male količine izmjerenih kapi vode. Dodat ćete u aluminijski tanjur na rockeru jedan pin ili kap vode. U ovom slučaju potrebno je znati tačnu težinu na kojoj će se igla odvojiti od površine vode.

Izračunajte broj pinova ili kapljica vode i vagati ih.

Odrediti težinu jedne kapi za iglu ili vode. Da biste to učinili, podijelite ukupnu težinu na broju igle ili kapi.

Pretpostavimo da 30 igle teži 15 grama, zatim 15/30 = 0,5, odnosno jedan pin teži 0,5 grama.

Slika pod nazivom Mjera površinska napetost Korak 8

osam. Dodajte igle ili vode na jednu u tanjuru od aluminijske folije dok se igla ne odmakne od površine vode. Postepeno dodajte jedan pin ili kap vode. Pažljivo pogledajte iglu kako ne biste propustili trenutak kada nakon još jednog povećanja tereta odvojit će se od vode. Čim se igla pokvari sa površine tečnosti, prestanite sa dodavanjem igle ili kapi vode.

Izračunajte broj pinova ili kapljica vode na kojoj se igla na suprotnom kraju prekršaja probijala od površine vode.

Zapišite rezultat.

Ponovite iskustvo nekoliko (5 ili 6) puta da biste dobili preciznije rezultate.

Razmotrite prosječnu vrijednost rezultata. Da biste to učinili, preklopite broj igle ili kapi u sve eksperimente i podijelite iznos po broju eksperimenata.

Slika pod nazivom Mjera površinska napetost korak 9

devet. Prevedi broj igle na snagu. Da biste to učinili, množite broj grama za 0,00981 N / G. Za izračunavanje napetosti površine potrebno je znati moć koja je potrebna za ostavljanje igle iz površine vode. Otkako ste računali težinu PIN-a u prethodnom koraku da biste utvrdili silu, dovoljno je umnožiti te težine za 0,00981 N / G.

Pomnožite broj postavljen u tanjur na težini jednog igna. Na primjer, ako stavite 5 pinova težine 0,5 grama, njihova ukupna težina bit će 0,5 g / pin = 5 x 0,5 = 2,5 grama.

Pomnožite broj grama na množitelju od 0,00981 N / G: 2,5 x 0,00981 = 0,025 n.

Slika pod nazivom Mjera za napetost površine Korak 10

10. Odmite dobijene vrijednosti u jednadžbu i pronađite željenu vrijednost. Koristeći rezultate dobivene tokom eksperimenta, možete definirati površinsku napetost. Samo zamijenite vrijednosti pronađene i izračunajte rezultat.

Pretpostavimo da je u gore navedenom primjeru dužina igle 0,025 metara. Zamjenjujemo vrijednosti na jednadžbu i dobijamo: S = F / 2D = 0,025 N / (2 x 0,025) = 0,05 N / M. Dakle, površinska napetost tečnosti je 0,05 n / m.

Metoda 2 od 3:

Na kapilarni efekt

jedan. Saznajte o kapilarnom efektu. Da biste razumjeli kapilarne pojave, prvo se morate upoznati sa silama adhezije i kohezije. Adhezija uzrokuje prijanjanje tečnosti na čvrstu površinu, poput stakla. Zahvaljujući snazi kohezije molekula tekućine privučele su se međusobno.. Zajednička akcija prianjanja i kohezijske sile uzrokuje podizanje tekućine u tankim cijevima.

U visini podizanja tekućine u cijevi možete izračunati površinsku napetost ove tečnosti.
Kohezijske sile vode do formiranja mjehurića i kapi na površini. Nakon kontaktnog tečnosti sa zrakom, molekuli tekućine privlače jedni drugima, kao rezultat čije se mjehurić formira.
Adhezija dovodi do formiranja meniskusa koji je primetan u mestima kontakta tečnosti sa staklenim zidovima. Konkavni oblik meniskusa vidljiv je golim okom.
Primjer kapilarne efekta je lift tečnosti u slami, spušteno u čašu vodom.

Slika pod nazivom Mjera Površinska napetost Korak 12

2. Zabilježite jednadžbu za određivanje površinske napetosti. Površinska napetost se izračunava na sljedeći način: S = (ρhga / 2), gde S - Površinski napon, ρ - Gustina tekućine u studiju, H - visina podizanja tekućine u cijevi, G - ubrzanje slobodnog pada zbog moći gravitacije koja djeluje na tekućinu (9,8 m / s), SVEDOK JOVANOVIĆ - ODGOVOR: - Tube za kapilaru radijusa.

Kada zamjenjuju podatke u ovu jednadžbu, provjerite jesu li izraženi Metričke jedinice mjere: Gustina u kg / m, visina i radijus u metrima, ubrzanje slobodnog pada u m / s.

Ako gustoća tečnosti nije unaprijed data, može se naći u direktoriju ili izračunati Po gustoćoj formuli = masa / jačinu.

Površinska napetost se mjeri u Newtons po metru (N / M). Newton je 1 kg * m / s. Za samostalno definiranje mjernih jedinica, samo ih zamijenite u jednadžbu, bez numeričkih vrijednosti: s = kg / m * m * m / s * m. Ako izrežite dva metra u brojevniku i nazivom, dobićemo 1 kg * m / s / m, odnosno 1 n / m.

Slika pod nazivom Mjera Površinska napetost Korak 13

3. Sipajte tečnost u posudu sa nepoznatom površinskom napetošću. Uzmi plitko posudu ili posudu i uliti u njega tekućinu tako da pokriva dno 2-3 centimetara. Količina tekućine ne igra ulogu, glavna stvar treba biti jasno viđena koliko će se rasti u kapilarnoj cijevi.

Ako ćete eksperimentirati s različitim tekućinama, potpuno očistite i osušite tanjur prije nego što izlijete drugu tečnost ili svaki put upotrijebite drugi spremnik.

Slika pod nazivom Mjera površinska napetost korak 14

4. Spustite čistu tanku cijev u tečnost. U visini podizanja tečnosti u ovoj cijevi definirate površinsku napetost. Tube mora biti čista tako da možete jasno vidjeti kako će tečnost porasti visoko u tanjuru. Pored toga, cev mora imati trajnu polumjer.

Za mjerenje radijusa, jednostavno pričvrstite ravnalo na gornju ivicu cijevi i odredite promjer. Zatim prebacite u 2, i naći ćete polumjer.

Slika pod nazivom Mjera površinska napetost korak 15

pet. Izmjerite visinu na koju tečna tečnost podiže iznad nivoa u tanjuru. Pomaknite rub linije na površinu tečnosti u tanjuru i odredite koja visina porasta u cijevi. Voda u cijevi raste zbog činjenice da se snaga podizanja površinske napetosti prelazi gravitacijsku povlačenje.

Slika pod nazivom Mjera Površinska napetost Korak 16

6. Odmažite vrijednosti u jednadžbi i radite proračune. Nakon što definirate sve potrebne vrijednosti, zamijenite ih na jednadžbu i pronađite površinsku napetost. Ne zaboravite prenijeti sve vrijednosti u metričke jedinice mjerenja kako biste dobili pravi rezultat.

Pretpostavimo da mjerimo površinsku napetost vode. Gustina vode je oko 1 kg / m (u ovom primjeru koristimo približne vrijednosti). Ubrzanje slobodnog pada je 9,8 m / s. Pustite da je polumjer cijevi 0,029 m, a voda se ruža na visinu od 0,5 m. Šta je jednako površinskoj napetosti vode?

Dobivene vrijednosti zamjenjujemo u jednadžbu i dobijamo: s = (ρhga / 2) = (1 x 9,8 x 0,029 x 0,5) / 2 = 0,1421 / 2 = 0,071 j / m.

Metoda 3 od 3:

Kako odrediti relativnu površinsku napetost novčiću

jedan. Sakupi sve što ti treba. Za ovaj eksperiment trebat će vam pipeta, suhi novčić, voda, mala posuda, pranje posuđa, biljno ulje i ručnik. Sve se to može naći kod kuće ili u najbližoj trgovini. Međutim, možete učiniti bez sredstava za pranje posuđa i biljnog ulja, za poređenje, trebat će vam nekoliko različitih tečnosti.

Prije nego što počnete eksperimentirati, provjerite je li novčić čist i suv. Ako koristite vlažni novčić, dobijete netačne rezultate.
Ovaj eksperiment ne dozvoljava izračunavanje površinske napetosti, može se uporediti samo sa površinskim napetošću različitih tečnosti.

Slika pod nazivom Mjera Površinska napetost Korak 18

2. Kap na površini novčića na jednoj kapljivi tekućine istovremeno. Stavite novčić na ručnik ili drugu površinu koju nije zastrašujuće mokri. Upišite prvu tekućinu u pipetu, nakon čega se ne žuri da stavi na novčić jedan kap. Istovremeno razmislite o kapi. Nastavite dok tečnost ne pređe kovanica.

Zapišite koliko kapi je uzeo kako bi tečnost prosipala novčić.

Slika pod nazivom Mjera Površinska napetost Korak 19

3. Ponovite ovaj postupak sa različitim tečnostima. Svaki put kada promenite tečnost i osušite novčić. Osušite površinu kojoj ste stavili novčić. Koristite različite pipete ili očistite pipete prije novog eksperimenta.

Pokušajte sa dodavanjem vode malo sredstvo za pranje posuđa, a zatim preskočite vodu na novčić i pogledajte je li se površinska napetost promijenila.

Slika pod nazivom Mjera površinska napetost korak 20

4. Uporedite broj kapi koji su potrebni za različite tečnosti za popunjavanje novčića. Pokušajte ponoviti eksperiment s jednom tekućinom nekoliko puta kako biste procijenili tačnost dobijenih rezultata. Aveny Rezultati: preklopite broj kapljica u različitim eksperimentima i podijelite iznos za broj eksperimenata. Zapišite koliko kapi potrebnih za razne tečnosti kako biste ispunili novčić.

Što je više kapljica jedne ili druge tekućine potrebne za popunu novčića, veća je površinska napetost ove tečnosti.

Deterdžent za pranje posuđa spušta površinsku napetost vode dodavanjem da ispuni kovanice manje kapljica.