Jak zmierzyć napięcie powierzchniowe -

Napięcie powierzchniowe opisuje zdolność cieczy, aby oprzeć się siłę ciężkości. Na przykład, woda na powierzchni formularzy stołu spadnie, ponieważ cząsteczki wody są przyciągane do siebie, co przeciwdziała mocy ciężkości. Jest to dzięki napięciu powierzchniowych cięższych obiektów, na przykład owadów, może być trzymany na powierzchni wody. Napięcie powierzchniowe jest mierzone w mocy (h) podzielone przez jednostkę długości (m) lub w ilości energii na jednostkę. Siła, z którą cząsteczki wody współdziałają (siła spójności), powoduje napięcie, co powoduje krople wody (lub innych cieczy). Napięcie powierzchniowe można zmierzyć za pomocą kilku prostych elementów, które są praktycznie w każdym domu i kalkulatorze.

Kroki

Metoda 1 z 3:

Z pomocą Rockera

jeden. Zapisz równanie do napięcia powierzchniowego. W tym eksperymencie równanie określającego napięcie powierzchniowe jest następujące: F = 2SD, Gdzie FA - Siła w Newton (H), S - Napięcie powierzchniowe w Newtonach na metr (N / M), RE - Długość używana w eksperymencie igły. Wyrażaj napięcie powierzchniowe z tego równania: S = f / 2d.

Siła zostanie obliczona na końcu eksperymentu.
Przed przystąpieniem do eksperymentu pomiar długość igły w metrach za pomocą linijki.

Obraz zatytułowany miara napięcie powierzchniowe Krok 2

2. Opisz mały kołysek. W tym eksperymencie, kołyska i mała igła, która pływa na powierzchni wody służy do określenia napięcia powierzchniowego. Konieczne jest dokładne traktowanie budowy Rockera, ponieważ dokładność wyniku zależy od tego. Możesz użyć różnych materiałów, główną rzeczą jest stworzenie poziomego poprzeczki czegoś trudnego: drewna, tworzywa sztucznego lub gęstego kartonu.

Określić środek pręta (na przykład, słomy lub tworzywa linijka), którą zamierzasz użyć jako poprzeczki, i wiercić lub wlać dziurę w tym miejscu, będzie to punkt wsparcia poprzecznego poprzecznego, na którym będzie obracać się swobodnie. Jeśli używasz plastikowej słomy, po prostu wlej ją za pomocą szpilki lub paznokcia.

Wywierć lub wlać otwory na końcach poprzeczki, dzięki czemu znajdują się w tej samej odległości od centrum. Kredyt przez otwory wątków, na których zawiesisz kubek do ładunku i igły.

W razie potrzeby przynieś bujarkę z książkami lub innymi wystarczająco solidnymi obiektami, aby poprzeczka pozostała w pozycji poziomej. Konieczne jest, aby poprzeczka swobodnie obróciła się wokół paznokcia lub pręta utknęła w jej środku.

Obraz zatytułowany miara napięcie powierzchniowe Krok 3

3. Weź kawałek folii aluminiowej i rzuć go w kształcie pudełka lub spodek. Nie jest wcale niezbędne, aby ten spodek mógł mieć właściwy kwadrat lub okrągły kształt. Wypełniasz go wodą lub innym ładunkiem, więc zadbaj o to, aby istnieć.

Zawiesić pudełko lub spodek foliowy na jeden koniec poprzeczki. Czy małe otwory na krawędziach spodek i nici przez nich, tak że spodek wisiał na poprzeczce.

Obraz zatytułowany miara napięcie powierzchniowe Krok 4

cztery. Zawiesić na drugi koniec poprzeczki igły lub klipów papierowych, aby było poziomo. Zawiąż poziomo igłę lub klipy papierowe do wątku, co zawiesza się z drugiego końca poprzeczki. Więc że eksperyment jest w stanie, konieczne jest umieszczenie igły lub klingi papierowej.

Obraz zatytułowany miara napięcie powierzchniowe Krok 5

pięć. Plastyfikuj plastelę na poprzeczce, aby zrównoważyć kontener folii aluminiowej. Przed przystąpieniem do eksperymentu konieczne jest zapewnienie, że poprzeczkę jest poziomo. Spodek foliowy jest cięższe igieł, więc po stronie poprzeczki spada. Przymocuj wystarczającą ilość plasteliny do przeciwnej strony poprzeczki, aby było poziomo.

Nazywa się to równoważeniem.

Obraz zatytułowany miara napięcie powierzchniowe Krok 6

6. Umieść igłę wiszącą na gwincie lub zamknięciu papieru. W tym kroku wymagane będą dodatkowe wysiłki, aby zorganizować igłę na powierzchni wody. Upewnij się, że igła nie zanurza się w wodzie. Wypełnij pojemnik wodą (lub inną płynem z nieznanym napięciem powierzchniowym) i umieść go pod igłą wiszącej, tak że igła znajduje się bezpośrednio na powierzchni płynu.

Zrób to, aby lina trzymała igłę pozostaje na miejscu i była wystarczająco rozciągnięta.

Obraz zatytułowany miara napięcie powierzchniowe Krok 7

7. Ważyć małe skale kilka kołków lub niewielkiej ilości mierzonych kropli wody. Dodasz do spodek aluminiowy na kołysku jeden kołek lub kropla wody. W takim przypadku konieczne jest znanie dokładnej wagi, w której igła zrywa się z powierzchni wody.

Oblicz liczbę szpilki lub kropelek wody i waży je.

Określ wagę jednego szpilki lub kropli wody. Aby to zrobić, udostępnij całkowitą wagę liczby kołków lub kropli.

Przypuśćmy, że 30 pinów waży 15 gramów, a następnie 15/30 = 0,5, to znaczy jeden pin waży 0,5 grama.

Obraz zatytułowany miara napięcie powierzchniowe Krok 8

osiem. Dodaj szpilki lub krople wody do jednego w spodku z folii aluminiowej, aż igła zniknie od powierzchni wody. Stopniowo dodaj jeden kołek lub kropla wody. Ostrożnie obejrzyj igłę, aby nie przegapić momentu, kiedy po kolejnym wzroście ładunków odrzuci się od wody. Gdy tylko igła się zrywa z powierzchni cieczy, zatrzymaj dodawanie pinów lub kropli wody.

Oblicz liczbę pinów lub kropelek wody, w których igła na przeciwległym końcu poprzecznego poprzecznego zniknęła od powierzchni wody.

Zapisz wynik.

Powtórz doświadczenie kilku (5 lub 6) razy, aby uzyskać dokładniejsze wyniki.

Rozważ średnie wartość wyników. Aby to zrobić, złóż liczbę pinów lub spada we wszystkich eksperymentach i podzielić kwotę liczbą eksperymentów.

Obraz zatytułowany miara napięcie powierzchniowe Krok 9

dziewięć. Przetłumacz liczbę pinów w życie. Aby to zrobić, pomnóż liczbę gramów o 0,00981 n / g. Aby obliczyć napięcie powierzchniowe, konieczne jest znanie mocy, która potrzebna do opuszczenia igły z powierzchni wody. Ponieważ policzyłeś ciężar PIN w poprzednim kroku, aby określić siłę, wystarczy pomnożyć tę wagę o 0,00981 n / g.

Pomnóż numer umieszczony w spodku na masie jednego szpilki. Na przykład, jeśli umieścisz 5 kołków ważących 0,5 grama, ich całkowitą masę będzie 0,5 g / pin = 5 x 0,5 = 2,5 grama.

Pomnóż liczbę gramów na mnożniku 0,00981 N / G: 2,5 x 0,00981 = 0,025 N.

Obraz zatytułowany Mease Surface Napięcie Krok 10

10. Drugły uzyskane wartości w równaniu i znajdź żądaną wartość. Wykorzystanie wyników uzyskanych podczas eksperymentu można zdefiniować napięcie powierzchniowe. Wystarczy zastąpić znalezione wartości i oblicz wynik.

Załóżmy, że w powyższym przykładzie długość igła wynosi 0,025 metrów. Zastępujemy wartości do równania i otrzymujemy: S = F / 2D = 0,025 N / (2 x 0,025) = 0,05 N / m. Zatem napięcie powierzchniowe cieczy wynosi 0,05 N / m.

Metoda 2 z 3:

Na efekcie kapilarnym

jeden. Dowiedz się o efekcie kapilarnym. Aby zrozumieć zjawiska kapilarne, musisz najpierw zapoznać się z siłami adhezji i spójności. Przyczepność powoduje przyczepność cieczy do stałej powierzchni, takich jak szkło. Dzięki mocy spójności cząsteczek płynów przyciągnęła się nawzajem.. Wspólne działanie sił przyczepności i spójności powoduje podnoszenie płynu w cienkich rurach.

W wysokości podnoszenia płynu w probówce można obliczyć napięcie powierzchniowe tego płynu.
Siły spójności prowadzą do formowania bąbelków i kropli na powierzchni. Po płynkach kontaktowych z powietrzem cząsteczki płynowe są przyciągane do siebie, w wyniku czego powstaje bańka.
Adhezja prowadzi do tworzenia menisku, który jest zauważalny w miejscach kontaktu cieczy ze szklanymi ścianami. Wklęsła forma meniskus jest widoczna do nagiego oka.
Przykładem efektu kapilarnego jest winda cieczy w słomie, obniżona do szklanki wodą.

Obraz zatytułowany miara napięcie powierzchniowe Krok 12

2. Zapisz równanie, aby określić napięcie powierzchniowe. Napięcie powierzchniowe oblicza się w następujący sposób: S = (ρhga / 2), Gdzie S - Napięcie powierzchniowe, ρ - gęstość płynu w badaniu, H - Wysokość płynu do podnoszenia w rurze, SOL - przyspieszenie wolnej spadku z powodu mocy grawitacji działającej na cieczy (9,8 m / s), ZA - Rurka kapilarna RADIUS.

Kiedy zastępuje dane do tego równania, upewnij się, że są one wyrażone Jednostki metryczne pomiaru: Gęstość w kg / m, wysokości i promieniu w metrach, przyspieszenie wolnego spadku w m / s.

Jeśli gęstość cieczy nie zostanie podana z góry, można go znaleźć w katalogu lub Oblicz Według wartości o wzorze = masa / objętość.

Napięcie powierzchniowe mierzy się w newtonach na metr (N / m). Newton ma 1 kg * m / s. Aby niezależnie określić jednostki pomiaru, tylko zastępować tylko je do równania, bez wartości numerycznych: S = kg / m * m * m / s * m. Jeśli wyciąłeś dwa metry w liczniku i mianowniku, otrzymujemy 1 kg * m / s / m, czyli 1 n / m.

Obraz zatytułowany miara napięcie powierzchniowe Krok 13

3. Wlać płyn do pojemnika z nieznanym napięciem powierzchniowym. Weź płytkie naczynie lub miskę i wlać do niego płyn, aby zakrył dno 2-3 centymetrów. Ilość płynu nie odgrywa do roli, główną rzecz ma być wyraźnie widoczne, ile wzrośnie w rurce kapilarnej.

Jeśli zamierzasz eksperymentować z różnymi płynami, oczyścić i dokładnie wysuszyć płytę, zanim do niego wlewa inną płyn, lub za każdym razem użyj innego pojemnika.

Obraz zatytułowany miara napięcie powierzchniowe Krok 14

cztery. Opuść czystą cienką rurkę do cieczy. W wysokości podnoszenia cieczy w tej rurze definiujesz napięcie powierzchniowe. Rurka musi być czysta, aby wyraźnie zobaczyć, jak płyn wzrośnie wysoko w płycie. Ponadto rura musi mieć stałe promień.

Aby zmierzyć promień, po prostu przymocuj linijkę do górnej krawędzi rury i określić średnicę. Następnie podszedł średnicę 2, a znajdziesz promień.

Obraz zatytułowany miara napięcie powierzchniowe Krok 15

pięć. Zmierzyć wysokość, do której ciecz wzrasta powyżej poziomu na płycie. Przesuń krawędź linii do powierzchni płynu w płycie i określić, która wysokość wzrosła w rurze. Woda w rurce wzrasta ze względu na fakt, że siła podnoszenia napięcia powierzchni przekracza grawitację.

Obraz zatytułowany miara napięcie powierzchniowe Krok 16

6. Drugły wartości w równaniu i wykonaj obliczenia. Po zdefiniowaniu wszystkich niezbędnych wartości, zastąp je do równania i znajdź napięcie powierzchniowe. Nie zapomnij przenieść wszystkich wartości do jednostek metrycznych pomiaru, aby uzyskać odpowiedni wynik.

Przypuśćmy, że mierzymy napięcie powierzchniowe wody. Gęstość wody wynosi około 1 kg / m (w tym przykładzie używamy przybliżonych wartości). Przyspieszenie wolnego spadku wynosi 9,8 m / s. Niech promień rurowy wynosi 0,029 m, a woda wzrosła do wysokości 0,5 m. Co jest równe napięciu powierzchni wody?

Zastępujemy uzyskane wartości do równania i uzyskania: S = (ρHGA / 2) = (1 x 9,8 x 0,029 x 0,5) / 2 = 0,1421 / 2 = 0,071 j / m.

Metoda 3 z 3:

Jak określić względne napięcie na powierzchni przez monetę

jeden. Zbierz wszystko, czego potrzebujesz. W tym eksperymencie będziesz potrzebować pipety, suchej monety, wody, małej miski, naczyń, oleju roślinnego i ręcznika. Wszystko to można znaleźć w domu lub w najbliższym sklepie. Możesz jednak zrobić bez środków do mycia naczyń i oleju roślinnego, jednak dla porównania będziesz potrzebować kilku różnych płynów.

Przed rozpoczęciem eksperymentu upewnij się, że moneta jest czysta i sucha. Jeśli używasz mokrej monety, zdobądź niedokładne wyniki.
Ten eksperyment nie pozwala obliczyć napięcia powierzchniowego, można je porównać tylko do napięcia powierzchniowych różnych płynów.

Obraz zatytułowany miara napięcie powierzchniowe Krok 18

2. Drip na powierzchni monety na jednej kropli płynu na raz. Umieść monetę na ręczniku lub innej powierzchni, że nie jest przerażający. Wpisz pierwszy płyn w pipecie, po czym nie spiesza się do umieszczenia na monetę. Jednocześnie rozważ krople. Kontynuuj, aż płyn wykracza poza moneta.

Zapisz, ile kropli zajęło, aby płyn mogła rozlać monetę.

Obraz zatytułowany miara napięcie powierzchniowe Krok 19

3. Powtórz tę procedurę z różnymi płynami. Za każdym razem, gdy zmieniasz ciecz i osuszysz monetę. Osusz powierzchnię, do której umieścisz monetę. Użyj różnych pipet lub wyczyść pipetę przed nowym eksperymentem.

Spróbuj dodać do wody trochę środków do mycia naczyń, a następnie pomiń wodę do monet i sprawdzić, czy zmienia się napięcie powierzchniowe.

Obraz zatytułowany miara napięcie powierzchniowe Krok 20

cztery. Porównaj liczbę kropli wymaganych dla różnych płynów do wypełnienia monety. Spróbuj powtórzyć eksperyment z jedną płynem kilka razy, aby ocenić dokładność uzyskanych wyników. Aveny Wyniki: Złóż liczbę kropelek w różnych eksperymentach i podziel się ilością dla liczby eksperymentów. Zapisz, ile kropli potrzebnych do różnych płynów w celu wypełnienia monet.

Im więcej kropelek jednego lub innego płynu wymagane do wypełnienia monet, tym wyższe napięcie powierzchniowego tego płynu.

Detergent naczyń obniża napięcie powierzchniowe wody, dodając go, aby wypełnić monetę mniej kropelek.