טיפים שימושיים

INFOFIZ - עולמי

Pin
Send
Share
Send
Send


מתח פני השטח מתאר את יכולתו של נוזל לעמוד בכוח המשיכה. לדוגמא, מים יוצרים טיפות על משטח השולחן, שכן מולקולות מים נמשכות זו לזו, מה שמנוגד לכוח המשיכה. זה נובע ממתח השטח שאפשר להחזיק חפצים כבדים יותר, כמו חרקים, על פני המים. מתח השטח נמדד בכוח (N) המחולק ביחידת אורך (מ '), או בכמות האנרגיה ליחידה. הכוח איתו אינטראקציות מולקולות מים (כוח מלכד) גורם למתח, וכתוצאה מכך טיפות מים (או נוזלים אחרים). ניתן למדוד את מתח השטח באמצעות כמה חפצים פשוטים שנמצאים כמעט בכל בית ומחשבון.

שיעור 21. עבודות מעבדה מספר 05. מדידת מתח פני השטח של נוזל (דוח)

עבודות מעבדה מס '5

נושא: "מדידת שטח הפנים של נוזל"

מטרה: לקבוע את מקדם מתח הפנים של מים בשיטת הפרדת טיפות.

ציוד כלי עם מים, מזרק, כלי לאיסוף טיפות.

  1. צייר טבלה:
אנו מחשבים את מתח השטח על ידי הנוסחה

אנו מוצאים את מתח השטח הממוצע לפי הנוסחה:

אנו קובעים את השגיאה היחסית בשיטת הערכת תוצאות המדידה.

מסקנה: מדדתי את מתח פני השטח של הנוזל (מים), התברר שהוא שווה ל 0.069 N / m, שלקח בחשבון את השגיאה של 41.76%, עולה בקנה אחד עם ערך הטבלה.

תשובות לשאלות אבטחה.

1. מדוע מתח פני השטח תלוי בסוג הנוזל?

מתח פני השטח תלוי בכוח המשיכה בין המולקולות. למולקולות של נוזלים שונים כוחות אינטראקציה שונים, כך שמתחי השטח שונים. כמו כן, מתח פני השטח תלוי בנוכחות זיהומים בנוזל, מכיוון שככל שריכוז הזיהומים בנוזל חזק יותר, כך כוחות ההדבקה חלשים יותר בין מולקולות הנוזל. כתוצאה מכך, כוחות מתח השטח יפעלו חלש יותר.

2. מדוע וכיצד מתח המשטח תלוי בטמפרטורה?

אם הטמפרטורה עולה, אז מהירות המולקולות עולה בהתאם, וכוחות ההדבקה בין המולקולות יורדים. כלומר כוחות מתח השטח תלויים בטמפרטורה. ככל שטמפרטורת הנוזל גבוהה יותר, מתח המשטח חלש יותר.

3. האם התוצאה של חישוב מתח פני השטח תשתנה אם הניסוי יבוצע במקומות אחרים בכדור הארץ?

זה ישתנה מעט, כי הנוסחה כוללת את הערך של תאוצת הכבידה. ואנחנו יודעים שבחלקים שונים של כדור הארץ תאוצה של כוח הכבידה שונה. האצת הכבידה בפועל על פני כדור הארץ תלויה ברוחב הרוח, שעה ביום וגורמים אחרים. זה משתנה מ 9.780 מ"ש / 2 בקו המשווה ל 9.832 מ"ש בקטבים.

4. האם תוצאת החישוב תשתנה אם קוטר הצינור יורד קטן יותר?

שינוי קוטר הצינור אינו יכול להביא לשינוי בערך הנמדד. נוסחה משמשת לקביעת מתח פני השטח.

באיור נראה כי ירידה בקוטר הצינור מפוצה על ידי ירידה במסת הטיפה, ומתח השטח, כמובן, יישאר זהה.

5. מדוע טיפות איטיות צריכות ליפול?

כאשר נוזל זורם מהצינור הנימי, גודל הטיפה גדל בהדרגה. לפני הפרדת הטיפה נוצר צוואר שקוטרו d קטן מעט יותר מקוטר d1 של צינור הנימים. סביב היקף צוואר הטיפה, כוחות מתח השטח פועלים כלפי מעלה ומחזיקים את הטיפה. ככל שגודל הטיפה גדל, כוח הכובד מ"ג נוטה לקרוע אותו. ברגע ההפרדה של טיפות, כוח הכובד שווה לכוח מתח השטח שהתקבל F = πdσ.

יש צורך שהטיפות יירדו מהצינור באופן עצמאי, תחת פעולת כוח הכבידה. אם נשירה של טיפות מהירה היא בלחץ נוסף על בוכנת המזרק, אז ברגע ניתוק הטיפה כוח הכבידה לא יהיה שווה לכוח מתח השטח ושיטה זו תעניק שגיאת מדידה גדולה.

שיטת לחץ בועה מרבית (שיטת Rebinder)

הנימים מתקשרים עם אוויר אטמוספרי, ולכן נשמר לחץ האטמוספרי P בתוך הצינור0.

הלחץ P מעל נוזל הבדיקה מופחת בהדרגה בעזרת משאבת מים. הפרש לחץ (Pבערך−P) מבקש לפוצץ בועת אוויר מהנימה לנוזל, אך זה מנוגד על ידי הלחץ הנוסף שנוצר על ידי כוחות המתח השטחיים של הנוזל בבועה המתקבלת ברדיוס r ומופנה באופן משיק לממשק גב.

לבסוף, בהבדל לחץ (Pבערך−P) שווה ל- Pצריפים עולה על ההפרש Pi, pl.–Pאני, ווג, בועת אוויר מנופחת מצינור הנימים לנוזל.

כאן, הרדיוס r של הבועה המפוצצת אינו ידוע, דבר שקשה מאוד למדוד אותו. לכן יש להשתמש בנוזל התייחסות, מקדם מתח השטח σo הידוע וקרוב למקדם מתח פני השטח של הנוזל הנחקר. ההערכה היא כי רדיוס הבועות שנפוצו מאותו נימי הדם יהיה זהה בשני המקרים.

חלוקת המשוואה הראשונה בשנייה ופיתרון ביחס ל σ נקבל את הנוסחה לחישוב מתח השטח:

שיטה סטגמומטרית (שיטת ספירת טיפות)

ספרו את מספר הטיפות (n), אספו בכלי ומדדו את הנפח (V). מצא את עוצמת הקול של טיפה אחת v.

איפה r הוא רדיוס הצוואר.

כי קשה לחשב את רדיוס הצוואר, לערוך ניסוי עם נוזל התייחסות.

שיטת הפרדת טבעת (מעבדת פיזיקה בשנה הראשונה)

טבעת או מסגרת מונחים על פני נוזל הבדיקה. אם הנוזל מרטיב את הטבעת, מתח המשטח מכריח את F1 ו ו2הפועלים על המשטחים החיצוניים והפנימיים שלהם בקטרים ​​D ו- d, מכוונים בתוך הנוזל:

מתח השטח הכולל שווה ל:

כדי לקרוע את הטבעת מפני השטח של הנוזל, יש צורך להפעיל כוח F כלפי מעלה, שמפצה על כוח הכבידה מ"ג הטבעת ומתח השטח Fσ:

על ידי מדידה בעזרת דינמומטר את כוח ההפרדה של הטבעת וידיעת המסה והגודל של הטבעת, תוכלו לקבוע את מתח פני השטח של הנוזל:

Pin
Send
Share
Send
Send