Исследование поверхностного натяжения жидкости капиллярным методом
Актуальность темы: Выбранная мною тема актуальна для изучения. В окружающем нас мире наряду с тяготением и трением действует ещё одна сила, на которую мы мало обращаем внимания. Эта сила сравнительно невелика и никогда не вызывает впечатляющих эффектов. Тем не менее, мы не можем налить воды в стакан, вообще ничего не можем проделать с какой-либо жидкостью, без того, чтобы не привести в действие силу поверхностного натяжения.
Область исследования – молекулярная физика
Предмет исследования – жидкость (вода)
Цели: Измерение коэффициента поверхностного натяжения жидкости капиллярным методом
Задачи данной работы:
1. Изучение основ молекулярной физики, связанных с поверхностными явлениями в жидкостях, капиллярными явлениями
2. Изучение применения поверхностного натяжения, его роли в окружающей нас действительности
3. Провести лабораторную работу по исследованию поверхностного натяжения с помощью одного из возможных методов
Методы исследования: сбор информации, анализ, обобщение, изучение теоретического материала, проведение лабораторной работы.
В теоретической части работы рассматриваются основные теоретические сведения из области молекулярной физики поверхностного слоя жидкости.
В исследовательской части приведены результаты лабораторной работы.
Скачать:
Предварительный просмотр:
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
Цели и задачи: 1.Изучение основ молекулярной физики, связанных с поверхностными явлениями в жидкостях, капиллярными явлениями 2.Изучение применения поверхностного натяжения, его роли в окружающей нас действительности 3.Провести лабораторную работу по исследованию поверхностного натяжения с помощью одного из возможных методов
Содержание: 1.Введение 2.1.Теоретическая часть §1 Интересные факты о форме жидкости. §2 Поверхностное натяжение жидкости. §3 Явление смачивания и несмачивания §4 Капиллярные явления §5 Немного о роли капиллярных явлений в биологии 2.2. Журнал исследования 3.Заключение 4.Список использованной литературы
Исследовательская часть Выясним, от чего зависит высота подъёма жидкости в капилляре? При равновесии жидкости в капилляре F пов = mg . Сила поверхностного натяжения при хорошем смачивании F пов = σ ×2 π r . Масса столба жидкости объемом V = π r ² h : m = ρ V = ρπ r ² h .
Исходя из условия равновесия жидкости в капилляре: σ ×2 π r = ρπ r ² hg , следовательно : Следовательно: r = 2 σ / ρ h π Итак: высота подъема жидкости в капилляре зависит от свойств жидкости (её поверхностного натяжения σ и плотности ρ ), а также от радиуса капилляра – чем меньше радиус капилляра, тем больше высота подъема жидкости в капилляре.
Опыт 1 Проследим, как поднимается вода по капиллярам в хлопчатобумажной ткани и бумажной салфетке. Для этого: Возьмем полоску хлопчато – бумажной ткани и полоску салфетки. Одновременно опустим обе полоски в подкрашенную воду. Наблюдаем промокание исследуемых материалов и поднятие влажной границы вверх. Определим высоту подъема воды в образцах и рассчитаем радиус капилляров : Хлопчатобумажное полотенце h = 42 мм r = 2σ/ ρh π = 2×0,0728/(1000 ×0,042 ×3,14) ≈ 0,00110 м ≈ 1,1 мм. Бумажная салфетка h = 12 мм r = 2σ/ ρh π = 2×0,0728/(1000 ×0,012 ×3,14) ≈ 0,00386 м ≈ 3,86 мм. ВЫВОД: ЧЕМ > h, ТЕМ < r Вода поднимается вверх по этим материалам, т.к. они пронизаны тонкими каналами неправильной формы (т.е. капиллярами). Если материал смачивается водой, то она втягивается в канал на тем большую высоту, чем уже канал. Следовательно, ткань имеет более узкие капилляры, чем бумажная салфетка.
Опыт 2 Проследим, как поднимается вода в стеклянных трубках. Для этого: Возьмем две трубки разного диаметра (D1 < D2, h1 > h2) и опустим в подкрашенную воду. Пронаблюдаем за подъемом воды. ВЫВОД: наблюдаем подтверждение результатов предыдущего эксперимента .
Опыт 3 Проследим, как поднимается вода между двумя стеклянными пластинами, соединенными клином. Для этого: Возьмем две стеклянные пластинки соединенные клином так, чтобы с одной стороны края были плотно прижаты, а с другой разделены кусочком пластилина. Опустим пластины в воду. Пронаблюдаем за подъемом воды. Вывод: Чем меньше воздушный зазор между стеклянными пластинами, тем выше поднимается столбик воды.
Опыт 4 Проследим, как поднимается вода между двумя стеклянными пластинами, скрепленными по краям пластилином. Для этого две стеклянные пластины, склеим между собой кусочками пластилина так, что между ними образуется воздушный клин. Опустим пластины в воду на глубину 0,5 - 1см . Пронаблюдаем за подъемом воды . Вывод: Чем меньше воздушный клин между стеклянными пластинами, тем выше поднимается столбик воды.
Выводы и рекомендации: Опыты и наблюдения показали: Можно наглядно продемонстрировать существование силы поверхностного натяжения с помощью опытов со скрепками и рамкой с мыльным раствором. Результат капиллярных явлений зависит от силы взаимодействия молекул внутри жидкости, и от силы взаимодействия молекул твердого тела с молекулами жидкости. Чем меньше радиус капилляра, тем выше поднимается вода по капилляру. Уровень движения жидкости по капиллярам зависит также от плотности жидкости и поверхностного натяжения. Наименьший воздушный зазор между стеклянными пластинами дает яркую картину капиллярных явлений. По ткани и бумаге вода поднимается потому, что эти материалы пронизаны капиллярами.
Литература: • Г.Я. Мякишев , А.З. Синяков «Физика: молекулярная физика и термодинамика». Учебник для 10 класса профильного уровня. Москва, 2007. • Учебник по физике для 10 класса под ред. А.А.Пинского , Ю.П.Дика
Человек несгибаем. В.А. Сухомлинский
Горячо - холодно
Анатолий Кузнецов. Как мы с Сашкой закалялись
Весенняя сказка
Голубая лягушка