mechanics.pl

Przeglądaj wersję html pliku:

to Fiz119

Grupa II : JACEK LUNITZ , MAREK ŁABUŃKO

Tytuł ćwiczenia: Pomiar napięcia powierzchniowego cieczy metodą
rurek włoskowatych.

Cel ćwiczenia: Wyznaczanie współczynnika napięcia powierzchniowego
cieczy.

Zjawisko włoskowatości. Gdy do cieczy zwilżającej (kąt SYMBOL 113
\f "Symbol" SYMBOL 60 \f "Symbol" 90 SYMBOL 176 \f "Symbol" )
wstawimy rurkę szeroką (średnica większa od 10 mm), wówczas
powierzchnia swobodna wewnątrz rurki znajdzie się na tym samym
poziomie co na zewnątrz niej; jedynie w sąsiedztwie ścianek da się
zauważyć menisk wklęsły. W rurce cienkiej (średnica poniżej 2 mm),
tzn. włoskowatej albo kapilarnej, zakrzywienie powierzchni obejmuje
cały obszar wewnętrzny rurki, w związku z czym błonka powierzchniowa
cieczy przybiera kształt powierzchni kulistej o promieniu R na ogół
większym od promienia rurki r. Siły napięcia powierzchniowego SYMBOL
115 \f "Symbol" , działające stycznie do zakrzywionej powierzchni,
dają w wyniku swego działania tzw. ciśnienie dodatkowe Dp, skierowane
pionowo do góry i powodujące wciąganie cieczy do wnętrza rurki.
Ciśnieniu temu przeciwstawia się ciśnienie hydrostatyczne słupa h
wciąganej cieczy. Równowaga obu tych ciśnień wyrażona równaniem
(1) określa wysokość wzniesienia włoskowatego h:


(1)

gdzie d - gęstość cieczy, g - przyspieszenie ziemskie.



Można wykazać, że ciśnienie dodatkowe Dp związane z zakrzywieniem
powierzchniowej błony określone jest wzorem:


(2)

Z równania (2) można wyrugować R nie dający się zmierzyć
bezpośrednio, a wprowadzić promień rurki r, dostępny bezpośrednim
pomiarom. Z zależności wynika, że:



W przypadku czystych rurek szklanych zetknięcie wielu cieczy z jej
ściankami cechuje tzw. zwilżenie doskonałe, o koncie zetknięcia
SYMBOL 113 \f "Symbol" SYMBOL 64 \f "Symbol" 0. Uwzględniając ten
przypadek otrzymujemy z równań (1) i (2) wzór na napięcie
powierzchniowe SYMBOL 115 \f "Symbol" :


(3)

Całkowita siła napięcia powierzchniowego, F = 2 SYMBOL 112 \f
"Symbol" r SYMBOL 115 \f "Symbol" , dopóty wciąga ciecz do góry, do
wnętrza rurki, dopóki nie zostanie zrównoważona ciężarem słupa
cieczy o wysokości h. warunek zrównoważenia obu sił ma więc
postać:



Przebieg ćwiczenia:

1. Wyznaczyć średnice wewnętrzne rurek włoskowatych (mierząc
wzniesienie wody w każdej rurce)



2. Wyznaczyć współczynnik napięcia powierzchniowego cieczy badanej




(w - współczynnik napięcia powierzchniowego wody. ((w= 72.6 10-3)

SYMBOL 114 \f "Symbol" w - gęstość wody ( SYMBOL 114 \f "Symbol" w
= 103 kg/m3)

hw - średnia wartość wysokości wzniesienia wody w rurce
włoskowatej.

Wyznaczanie średnicy rurek włoskowatych.

Lp. hw hwśr Dhw dśr Dd

1. 10 10.7 0.7 2.76 0.2

2. 10 10.7 0.7 2.76 0.2

3. 11 10.7 0.3 2.76 0.069

4. 10 10.7 0.7 2.76 0.2

5. 11 10.7 0.3 2.76 0.069

6. 11.5 10.7 0.8 2.76 0.186

7. 11 10.7 0.3 2.76 0.069

8. 10.5 10.7 0.2 2.76 0.059

9. 11 10.7 0.3 2.76 0.069

10 11 10.7 0.3 2.76 0.069

1. 15 15.9 0.9 1.86 0.11

2. 15.5 15.9 0.4 1.86 0.05

3. 16 15.9 0.1 1.86 0.01

4. 16 15.9 0.1 1.86 0.01

5. 16 15.9 0.1 1.86 0.01

6. 16.5 15.9 0.6 1.86 0.07

7. 16 15.9 0.1 1.86 0.01

8. 16 15.9 0.1 1.86 0.01

9. 16 15.9 0.1 1.86 0.01

10. 16 15.9 0.1 1.86 0.01

1. 22 21.7 0.3 1.36 0.02

2. 21 21.7 0.7 1.36 0.04

3. 21 21.7 0.7 1.36 0.04

4. 22 21.7 0.3 1.36 0.02

5. 22 21.7 0.3 1.36 0.02

6. 22 21.7 0.3 1.36 0.02

7. 22 21.7 0.3 1.36 0.02

8. 21.5 21.7 0.2 1.36 0.01

9. 22 21.7 0.3 1.36 0.02

10. 21.5 21.7 0.3 1.36 0.01



Wyznaczanie współczynnika napięcia dla wody zabarwionej.

Lp. hw hw śr Dhw SYMBOL 225 \f "Times New Roman Cyr" śr*10-3 D SYMBOL
225 \f "Times New Roman Cyr"

1. 10 10.05 0.05 68.2 0.4

2. 10.5 10.05 0.45 68.2 3.0

3. 10 10.05 0.05 68.2 0.4

4. 10.5 10.05 0.45 68.2 3.0

5. 9.5 10.05 0.55 68.2 4.2

6. 10.5 10.05 0.45 68.2 3.0

7. 9.5 10.05 0.55 68.2 4.2

8. 9 10.05 1.05 68.2 7.2

9. 10.5 10.05 0.45 68.2 3.0

10. 10.5 10.05 0.45 68.2 3.0

1. 13 13.5 0.5 61.6 2.3

2. 16 13.5 2.5 61.6 11.4

3. 14 13.5 1.0 61.6 2.3

4. 13 13.5 0.5 61.6 2.3

5. 13 13.5 0.5 61.6 2.3

6. 13.5 13.5 0.0 61.6 0.0

7. 13 13.5 0.5 61.6 2.3

8. 13 13.5 0.5 61.6 2.3

9. 13 13.5 0.5 61.6 2.3

10. 13.5 13.5 0.0 61.6 0.0

1. 18 18.8 0.8 62.9 2.7

2. 18.5 18.8 0.3 62.9 1.0

3. 19 18.8 0.2 62.9 0.7

4. 19 18.8 0.2 62.9 0.7

5. 19 18.8 0.2 62.9 0.7

6. 19 18.8 0.2 62.9 0.7

7. 19 18.8 0.2 62.9 0.7

8. 19 18.8 0.2 62.9 0.7

9. 18.5 18.8 0.3 62.9 1.0

10. 19 18.8 0.2 62.9 0.7



Wyznaczanie współczynnika napięcia powierzchniowego dla alkoholu
etylowego.

Lp. hw h śr Dh SYMBOL 225 \f "Times New Roman Cyr" śr *10-3 D SYMBOL
225 \f "Times New Roman Cyr"

1. 4.5 4.4 0.1 23.6 0.5

2. 4.5 4.4 0.1 23.6 0.5

3. 4.5 4.4 0.1 23.6 0.5

4. 4.5 4.4 0.1 23.6 0.5

5. 4.5 4.4 0.1 23.6 0.5

6. 4.5 4.4 0.1 23.6 0.5

7. 4.5 4.4 0.1 23.6 0.5

8. 4 4.4 0.4 23.6 2.2

9. 4.5 4.4 0.1 23.6 0.5

10. 4 4.4 0.4 23.6 2.2



7.5 7.2 0.3 26.0 1.1

2. 7 7.2 0.2 26.0 0.7

3. 7 7.2 0.2 26.0 0.7

4. 7.5 7.2 0.3 26.0 1.1

5. 7.5 7.2 0.3 26.0 1.1

6. 7 7.2 0.2 26.0 0.7

7. 7.5 7.2 0.3 26.0 1.1

8. 6.5 7.2 0.7 26.0 2.6

9. 7 7.2 0.2 26.0 0.7

10. 7.5 7.2 0.3 26.0 1.1

1. 9 9.75 0.75 25.8 2.0

2. 10 9.75 0.25 25.8 0.6

3. 10 9.75 0.25 25.8 0.6

4. 9.5 9.75 0.25 25.8 0.7

5. 10 9.75 0.25 25.8 0.6

6. 10 9.75 0.25 25.8 0.6

7. 9.5 9.75 0.25 25.8 0.7

8. 10 9.75 0.25 25.8 0.6

9. 10 9.75 0.25 25.8 0.6

10. 9.5 9.75 0.25 25.8 0.7



Wszystkie wyniki są obarczone błędem odczytu, oraz błędem
wynikającym z dokładności przyrządu pomiarowego.

Z dokładności przyrządu pomiarowego wynika, że każdy pomiar jest
obarczony jest błędem SYMBOL 177 \f "Symbol" 1[mm]. Dokładność
odczytu wynosi także SYMBOL 177 \f "Symbol" 1[mm].

Niepewność systematyczna całkowita wynosi SYMBOL 177 \f "Symbol"
2[mm].

Wartość średnia współczynnika napięcia powierzchniowego dla wody
zabarwionej wynosi: SYMBOL 225 \f "Times New Roman Cyr" = 64.23 10-3

a dla alkoholu etylowego:

SYMBOL 225 \f "Times New Roman Cyr" = 25.13 10-3