Молекулна физика, 01-04
Задача 2. Определяне на повърхностното напрежение на Rebinder устройство.
Rebinder Устройство (фиг.2) се използва за определяне на напрежението на повърхността на течността. Тест течност се поставя в съд (5), в която е заварена тръба (6) с цел изготвен по отношение повърхността на течността. Когато клапанът е затворен (1) и отваряне на крана (3), поради изтичане на течност от съда (2) в вакуумна система. Атмосферно налягане в тръбата (6) става по-голямо от Р налягане в съда (5). Gauge (4) показва големината на разликата между тези налягания. За удобство на манометрични тръби, изработени от различен право напречно сечение (а) и ляво (б) на коляното. Когато налягането на повърхността на течността се променя, течен обем V преминаването от един към друг коляното. Това количество може да се намери часа на S Н б S б. където з а и з б. S а и б S на височина и напречно сечение на коляното манометър
м (а) и (б), съответно.
От тези формули се вижда, че ако вземете напречното сечение на тръби, които се различават по няколко пъти, промяна на височината на течността в широк съд може да бъде пренебрегната. След това височината на повдигане или спускане на течност в тесен коляното ще съответства на разлика в налягането Р от рамките на системата и извън него. За да се увеличи чувствителността на лявото коляно с по-малко напречно сечение е разположена под ъгъл към вертикалата. При спускане на флуида в лявото коляно на височина Н на течна колона минава през разстояние а, което може да бъде определен като
където - ъгълът на наклон на коляното калибър.
Както изтичане на вода от съда (2) (с затворен отгоре процепа) с Р налягане в съда (5) се понижава. Прекомерното АР налягане = P атм - P С. където Р атм - атмосферно налягане. Поради това свръхналягане се продухва балон. Достига до АР на свръхналягане сила · S е базирана на силата на зало-
Редът на изпълнение.
1. Комплект за съставен край на тръбата (6), така че да докоснати само повърхности
STI течност, друго освен АР налягане диференциално = P атм - P С. има допълнително налягане течна колона, която не се разглежда в крайната формула. След това се разделиха вентил (3), следи за образуването и отделянето на мехурчета в съда (5).
2. запознаят с работата склонни манометъра. Отваряне на скоба или обвивка (3) изберете подходяща скорост за вземане на проби за генериране на балон. В момента на разрушаване на балона за да се определи най-голямата дължина на преместване течност в коляното (б) манометър (4).
3. Измерване на температурата на водата термометър (9). Водата в съда (7) и се използва за определяне на повърхностното напрежение чрез отделяне на капки трябва да има същата температура в този случай може да се намери с формула Rebinder постоянно устройство
където σ стойност е взета от референтната 1.
4. Затваряне на скобата (3) и отваряне на скобата (1) за активиране на нагревателя. нагряване на течност в системата при 10 ° С, се повтаря измервания. Направете експеримент, за да 5-7 термометри четения.
5. Използване на формула (2), за да се изчисли коефициента на повърхностното напрежение за други температури. Изобразените σ (Т). Сравнете резултата с данните, представени в таблица 1.
6. Оценка на опита за грешка.
Забележка. За да се избегне прегряване на флуида в системата поради топлинната инертност на нагревателя да се изключи, когато термометъра при 3-4 ° С под целевата температура по-рано. След всяко измерване е необходимо за отваряне на файл (1).
1. Обяснете естеството на силите на повърхностното напрежение.
2. Какво се нарича коефициент на повърхностно напрежение?
3. Какво зависи?
4. Когато е там и какво е допълнителен натиск? Какво е общото налягане, ако повърхността: плосък, вдлъбнати, изпъкнали?
5. Каква е същността на метода Rebinder?
Lab № 3.
Определяне на коефициента на вътрешно триене на Stokes.
Целта на работата. определяне на коефициента на вътрешно триене или вискозитет на рициново масло и изследване на температурната зависимост на вискозитета.
Инструменти и аксесоари. стъклена бутилка, напълнена с рициново масло, термостат, железни топки, микроскоп, хронометър.
Вискозитет или вътрешно триене се нарича собственост на вещества да се противопоставят на срязване деформация е пропорционално на градиента на скоростта. Появата на резистентност поради вискозитет на флуида, е разяснен, както следва. Представете две плочи razdelѐnnye равнина паралелна слой течност (Фигура 1).
Имайте предвид, че proizoydѐt, ако започнете да се движат горната плоча спрямо дъното по посока на стрелката. Умствени razobѐm течност тънките слоеве. Молекулите на течността, най-близо до горната плоча, се придържат към него и следователно започнат да се движат заедно с плоча със същата скорост. Тези молекули на свой ред задвижи съседен слой на молекулата и т.н. Слоят от молекули, съседни на по-ниска ostaѐtsya фиксирана плоча сам, а останалите слоеве се движат, подхлъзване един върху друг при скорост по-голяма, толкова по-разстоянието им от долната плоча. Fluid вискозитет се изразява в появата на сила, която предотвратява относително изместване на съседни слоеве от течност, а оттам и изрязани плочи една спрямо друга.
Големината на резистентност поради вискозитет на течността зависи от разликата на скоростта между eѐ слоеве и разстоянието между тях.
За да се характеризира степента на разликата процент промяна измерими скоростите на (V 1 -v 2 = Δv) на две течни слоеве и разстоянието Δx между тези слоеве, измерена перпендикулярно на посоката на флуида. Граница на съотношението на тези две стойности
където F - сила вътрешната триенето, S - площ на плъзгане върху друг слоеве, R = F / S - напрежение на срязване, η- коефициент вътрешно триене (вискозитет), в зависимост от естеството на течността. От формула (1), че коефициентът на вътрешно триене е тангенциална стрес при градиент скорост равна на единица. Устройството SI на вискозитет изразена в N и / m 2 - е вискозитетът на веществото, при което срязване стрес възниква при скорост на градиент от 1 м / сек до 1 м
Вискозитетът на течността зависи от температурата: тя бързо се понижава с повишаване на температурата. Особено температура зависи вискозитет.
Един от начините за определяне на коефициента на вътрешно триене - Метод Стоукс.
На топка паднат в течността (2), на силата на гравитацията, P, Q изхвърлящата и вискозно съпротивление сила F:
P m w г г 03 април w 3 гр;
Q m w г г 04 март 3 х д; 6 F R;
където m w w m - маса на течност и топчета;
ρ w ρ е - тяхната плътност; R - радиусът на топката; - скоростта на падане на топката.
Движението на топката, попадащи в вискозна течност, само първия път, ще бъде ускорено. По силата на вискозно съпротивление и определен момент се увеличава увеличи скоростта могат да се считат равномерно движение, т.е. равенство
В тази работа падането на топка се наблюдава в стъклен цилиндър, изпълнен с рициново масло. На цилиндъра изобразени две марки А и Б се намира на разстояние л. Външен етикет се намира под нивото на течността 8-10 см.
Поставянето на цилиндъра в пещ, е възможно да се повиши температурата на маслото. В този случай, вискозитета му ще варира. За равномерно отопление необходимо да насилствено агитирам маслото в цилиндъра.
Редът на изпълнение.
1. Чрез поставянето на топки върху предметно стъкло, измерване на диаметрите.
2. Измерване денсиметъра плътност масло.
3. Измерете разстоянието L между марките на цилиндъра.
4. Възстановяване на форцепс топка в маслото, така че тя ще падне по оста на цилиндъра, и хронометър за измерване на времето между падащите етикети.
5. Повторете стъпка 4 за най-малко три пъти.
6. Поставете цилиндъра с рициново масло в термостат и се нагрява (за получаване на равномерно нагряване на разбъркване в масло в цилиндъра за събиране на окото перли).
7. След температурата на маслото на термометъра всеки 5-10 ° С повтори експеримента (точка 4).
8. За всяка температура, за да се изчисли коефициента на вътрешно триене с формула (4).
9. Съгласно резултатите от експерименти, за да се построи крива на коефициент на вискозитет от температурата.
10. процент на грешки при определяне на коефициента на вътрешно триене.
1. физически смисъл на коефициента на вътрешно триене.
2. вътрешно триене е свързано с транспорта явления. Какво понася във вътрешното триене и всяка физична величина в тази промяна?
3. Какво определя съотношението на триенето вътрешната течност?
4. Оценка на времето, след което топката започва да пада равномерно. (Скоростта се намалява с коефициент д.)
1. Kikoin IK, AK Kikoin Молекулна физика. М. 1963.
2. лабораторни практики в областта на физиката (Ed. A. Ахметов, М. 1980).
3. DV sivukhin общ курс по физика. Наука, Москва, 1979 Vol.2.
Lab № 4 Оразмеряване с молекули стеаринова киселина.
Целта на работата. за да се определи размера на молекулата на стеаринова киселина, за да се оцени относителната и абсолютната грешката на измерването.
Инструменти и аксесоари. бюрета, който е монтиран върху статив, ров с вода, коркови стърготини.
За разлика от газ или пара, които заемат целия обем, предоставена от тях имат способността да задържат течност обем (т.е. обемът им е не определя от обема на съда), както и наличието на свободна повърхност, тази течна разделяща среда от границата.
В граничния слой на течност акт повърхностното напрежение сили, присъствието на което се дължи на факта, че молекулите на повърхността на течността, изложени на тежестта "своите" същите молекули само с една ръка, а от друга страна са привлечени молекули от друг вид. Това означава, че молекулите на повърхността имат излишък от потенциална енергия. Известно е, че всяка система, при равновесие е, че на техните възможни енергийни състояния, в които неговата енергия е минимално. Свободната повърхност на течността под влиянието на повърхностно напрежение има тенденция да образува сферична като енергично по-благоприятна. Обикновено, това пречи на силата на гравитацията, течността приема формата на кораба, и нейната повърхност е хоризонтална. Въпреки това, в случаите, когато обемът на течност е малък и може да се игнорират от гравитацията, например в малки капчици течност сферична форма е в близост (например, капка живак термометър разби).
Да разгледаме течна капка I (фиг. 1), разположен върху другата повърхност на течността и въздуха II III. Тези три среди имат обща граница - кръг определяне капка и пресичаща равнината на чертежа в две точки А и В. По този кръг се пресичат един с друг три повърхности: повърхността разграничаване II течност и въздух от коефициента на повърхностното напрежение от 23; повърхност разграничаване I течност и въздух от коефициента на повърхността
nostnogo напрежение 13; повърхност разграничаване течност I и II с напрежение от 12 повърхност.
Употребяват за 1 2. След последното уравнение се записва като
13 2 12 2 23 2 2 23 декември 1 защото.
Тоест 1. 2. Ъгли ъгли между допирателните към повърхността на течността и повърхностни наречен контактните ъгли. Според (1) и (2) контактни ъгли и ъгълът, определен от отношенията 1 2. 13. 12. коефициенти 23. По-специално
съотношение NOSTA може да бъде такава, че COS 1, а оттам и на ъгъла на 0. Това означава, че течност II тънко намазване на повърхността. В този случай говорим за пълното овлажняване, физически, това средство 13 23 декември 0 течност
кост се сферична форма на повърхността на друга течност, това е случай на пълна не-омокряне и 13 декември 23. В най-2.
Много органични течности (етер, терпентин) разпределени над повърхността на водата. За други течности (бензен, течни киселини, масло) разпространение явление се наблюдава само за първите капки вода се поставят на повърхността. Последващото спад не се е разпространил и да остане на повърхността под формата на стабилни капчици. Това се дължи на факта, че първите капки, разпространение, замърсяващи повърхност и намаляване на повърхностното напрежение, така че цялостно омокряне става напълно не-омокряне. Многобройни експерименти, по-специално експерименти Langmuir Devaux и са довели до заключението, че ако повърхността е достатъчно голям, спадът на масло (рициново или маслинено) мастни киселини или на съответния обем разпределени в много тънък мономолекулен слой. Произведени изчисления показват, че площта, заета от всяка молекула е много малък. За мастни киселини: S M 2.1 октомври 16 cm 2. Молекулата на мастна киселина mozh-
но помисли за образованието, силно издължен, нещо като удължена елипсовидна или цилиндър.
В тази статия ние използваме, предложен от Langmuir и Devo метод. Ако капка разтвор на стеаринова киселина в летлива течност пада върху повърхността на вода, разтворителят се изпарява бързо, и киселината разпространение, форми на повърхността на мономолекулярна филм от вода (ако е достатъчно за тази повърхност). Ако повърхността на вода поръсва предварително светлина слой от корк стърготини или талк на се образува ясно видно прах без петно върху него. Това дава възможност за изчисляване на диаметъра на кръга е приблизително областта на една молекула киселина напречно сечение.
Ако капка съдържа киселина п молекули с напречно сечение, че S M M S NS където S - .. Площ на получения кръг. тук
Броят на молекули в капчицата може да се намери, ако знаем масата на стеаринова киселина, съдържаща се в капчицата и неговото молекулно тегло
където N A - Числото на Авогадро, а след това
височина Н на молекулното слой може да бъде приблизително определена чрез използване на следното уравнение: з V S. където V - обем на мономолекулен слой. V m. и ρ - плътност
Текущата работа.
1. Напълнете кюветата с вода и се поръсва с прах повърхност успокояват или талк.
2. Напълнете бюрета с малко количество от 0.3% - разтвор на стеаринова киселина в алкохол от височина 2-3 mm отпадна една капка разтвор в средата на повърхността на водата в кюветата.
3. Измерете и запишете стойностите на две взаимно перпендикулярни диаметри на 2. Когато спадът престава да тече.
4. Повторете стъпки с 2 - 3 два или три пъти.
5. Въз основа на резултатите от измерванията за определяне на кръга среден диаметър стойност.
6. Определяне на теглото на една капка киселина. За да направите това, да намерите много тежи чаша м. След капе в него поне 20 киселинни капки, за извършване на повторно измерване маса m 1. чаша капка тегло се определя като