![]() КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Мета роботиПРОТОКОЛ до лабораторної роботи №Т2-4 “ Дослідження коефіцієнта поверхневого натягу води та впливу на нього поверхневоактивних речовин” з дисципліни “Загальна фізика” студента групи
Бригада №
Дата виконання лабораторної роботи:
Відмітка про виконання лабораторної роботи:
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА Т2-4 Дослідження коефіцієнта поверхневого натягу води та впливу на нього поверхневоактивних речовин Мета роботи 1.1 Виміряти коефіцієнт поверхневого натягу води. 1.2 Дослідити залежність коефіцієнта поверхневого натягу від концентрації поверхневоактивних речовин (ПАР).
2 Прилади і матеріали 2.1 Динамометр ДПН. 2.2 Штатив. 2.3 Пінцет. 2.4 Чашка ємністю 100 см3. 2.5 Піпетка. 2.6 Розчин із поверхневоактивною речовиною (ПАР).
3 Опис експериментальної установки та методу дослідження Сили, що діють між молекулами, є короткодіючими. Вони зменшуються практично до нуля на відстані, що не перевищує 10 діаметрів молекули d. Отже, на кожну молекулу діють всі інші молекули, які перебувають у межах сфери радіусом Розглянемо молекулу, яка перебуває у глибині рідини (див. рис. 7.1), тобто відстань від поверхні більша за радіус молекулярної дії Зовсім інша ситуація виникає, коли молекула перебуває на меншій за радіус дії молекулярних сил відстані
Через те, що молекули поверхневого шару втягуються вглиб рідини, поверхня прагне зменшитися подібно розтягнутій гумовій плівці. Розглянемо поверхню рідини, яка обмежена замкнутим контуром. Тенденція поверхні рідини до її зменшення приводить до того, що на контур діють сили, які перпендикулярні до нього і дотичні до поверхні рідини. Ці сили називають силами поверхневого натягу. Експериментально було з’ясовано, що сила поверхневого натягу
де Розглянемо дослід із збільшенням поверхні рідини. Для цього зануримо в рідину петлю, а потім її витягнемо, як це показано на рис. 7.2. Бачимо, що на петлю довжиною l діє сила поверхневого натягу
Множник 2 пов’язаний з тим, що у плівки є дві поверхні. Тобто довжина контуру дорівнює
Цей експеримент можна використати для визначення коефіцієнта поверхневого натягу рідини.
Розглянемо процеси, які відбуваються у поверхневому шарі рідини, з енергетичної точки зору. При виході з глибини рідини на поверхню молекула виконує роботу проти молекулярних сил, що втягують її до середини рідини. Через це її потенціальна енергія в поверхневому шарі зростає. Отже, молекули, які розміщені біля поверхні рідини (у шарі з товщиною Обчислимо цю енергію. При витягуванні петлі з рідини на відстань
Таким чином, коефіцієнт поверхневого натягу
Формули (7.1) та (7.3) використовують при розв’язанні багатьох наукових та практичних задач. Після розчинення деяких речовин може виявитися, що сили зчеплення молекул розчиненої речовини з молекулами розчинника є слабшими за сили зчеплення між молекулами розчинника. У цьому випадку молекули розчиненої речовини "виштовхуються" на поверхню розчинника (цей процес енергетично вигідний та відбувається завдяки хаотичному руху молекул). Таким чином, молекули розчиненої речовини концентруються в основному поблизу поверхні рідини. Такі речовини називають поверхневоактивними (ПАР). Додавання ПАР у рідину зменшує коефіцієнт поверхневого натягу Молекула жирної кислоти являє собою довгий ланцюжок, на одному кінці якого знаходиться гідрофільна група
ПАР широко застосовують у техніці й побуті. Зокрема, при пранні молекули ПАР завдяки гідрофільним групам притягуються до частинок бруду, а завдяки гідрофобним групам виносять їх на поверхню. Через утворення та стійкість піни розмір площі її поверхні виявляється набагато більшим за площу поверхні рідини, що сприяє пранню. Схема експериментальної установки показана на рис. 7.3. Сутність вимірювань полягає у визначенні сили поверхневого натягу за допомогою пружинного динамометра ДПН.
|