Lab 33.DOC

Cel ćwiczenia:

-          zapoznanie się z opisem oddziaływań międzycząsteczkowych,

-          pomiar napięcia powierzchniowego cieczy i ocena dokładności tego pomiaru

Część pomiarowa:

1) Pomiar napięcia powierzchniowego metodą odrywania.

              Do pomiaru napięcia powierzchniowego metodą odrywania użyliśmy płytek metalowych, które są dobrze zwilżane przez ciecz. Wyciągając płytkę z cieczy trzeba użyć pewnej siły, która potrzebna jest do oderwania płytki od powierzchni cieczy. Ciężar płytki Q i siłę odrywania F płytki od cieczy zmierzyliśmy za pomocą wagi torsyjnej.

Związek między siłą Fn pochodzącą od napięcia powierzchniowego, siłą odrywania F i ciężarem płytki jest następujący:

                            F = Fn + Q,

                            Fn = 2s ( l+d ). cos g,

gdzie: s - napięcie powierzchniowe,
          l  -długość zanurzonej części płytki w momencie odrywania,
          d -grubość płytki,
          g -kąt między powierzchnią płytki i płaszczyzną styczną do powierzchni

              cieczy.

W przypadku cieczy zwilżającej metal, na skutek działania sił adhezji, cząsteczki cieczy przylegają do metalu i kąt g jest w przybliżeniu równy zeru, a  cosg = 1, zatem s = (F-Q) / 2 (l+d).

Ponieważ grubość płytki jest mała w porównaniu z długością krawędzi l, więc grubość płytki d możemy pominąć. Stąd: s = (F-Q) / 2 l . 

a) pomiar dla wody destylowanej – płytka ‘żółta’

długość krawędzi dolnej płytki : l = (24,6 + 0,1)mm = (0,0246 + 0,0001) m

                                                 l = (0,0246 + 0,0001) m

ciężar płytki : Q = (520 + 0,1) mG = (5101 . 10-6 + 1. 10-6 ) N

                 Q = (5101 . 10-6 + 1. 10-6 ) N

(są to już wartości uśrednione).

Siłę odrywania F zmierzyliśmy dziesięciokrotnie.

wartość średnia siły F= (770 + 2,9) mG = (7554 . 10-6 + 28 . 10-6 ) N

                           F =( 7554  + 28 ). 10-6 N

Wartość napięcia powierzchniowego obliczamy z wyżej podanego wzoru:

      s = (F-Q) / 2 l . 

Błąd tego pomiaru obliczamy za pomocą różniczki zupełnej:

  Ds = (DF+DQ) / 2 l + ((F-Q) / 2 l2). Dl.

s = (7554 . 10-6 -  5101 . 10-6) / 2. 0,0246 = 0,05  [N / m]

Ds = ((28 . 10-6 + 1. 10-6) / 2. 0,0246) + (7554. 10-6 - 5101. 10-6) / 2. (0,0246)2). 0,0001 =

  = 0,000589 + 0,0002 = 0,000789  [N / m.]

Wartość napięcia powierzchniowego dla wody destylowanej:     

            s = (50,0 + 0,79). 10-3  [N / m]

b) pomiar dla wody destylowanej – płytka ‘biała’

długość krawędzi dolnej płytki : l = (21,5 + 0,1) mm = (0,0215 + 0,0001) m

                                                 l = (0,0215 + 0,0001) m

ciężar płytki : Q = (580 + 0,1) mG = (5690. 10-6 + 1. 10-6 ) N

                 Q = (5690. 10-6 + 1. 10-6 ) N

(są to już wartości uśrednione).

Siłę odrywania F zmierzyliśmy dziesięciokrotnie.