Hoe de oppervlaktespanning te meten

Surface-spanning beschrijft het vermogen van de vloeistof om de sterkte van de zwaartekracht te weerstaan. Water op het oppervlak van de tafel vormt bijvoorbeeld daalt, omdat watermoleculen tot elkaar worden aangetrokken, wat de kracht van de zwaartekracht tegenkomt. Het is dankzij de oppervlaktespanning van zwaardere objecten, bijvoorbeeld insecten, kan op het oppervlak van water worden gehouden. Oppervlaktespanning wordt van kracht (H) gemeten, gedeeld door een eenheid van lengte (m), of in de hoeveelheid energie per oppervlakte. De kracht waarmee de watermoleculen interageren (cohesiekracht), veroorzaakt spanning, resulterend in druppels water (of andere vloeistoffen). Oppervlaktespanning kan worden gemeten met behulp van verschillende eenvoudige items die praktisch in elk huis en rekenmachine zijn.

Stappen

Methode 1 van 3:

Met de hulp van een rocker

een. Registreer de vergelijking voor oppervlaktespanning. In dit experiment is de vergelijking om de oppervlaktespanning te bepalen als volgt: F = 2sd, waar F - Kracht in Newton (H), S - Oppervlaktespanning in Newtons per meter (n / m), NS - Lengte gebruikt in het naaldexperiment. Druk de oppervlaktespanning uit van deze vergelijking: S = f / 2d.

De kracht wordt berekend aan het einde van het experiment.
Voordat u doorgaat met het experiment, meet de lengte van de naald in meters met behulp van de liniaal.

Titel afbeelding Meeting oppervlaktespanning Stap 2

2. Beschrijf een kleine rocker. In dit experiment wordt een rocker en een kleine naald die op het oppervlak van het water drijft, gebruikt om de oppervlaktespanning te bepalen. Het is noodzakelijk om de constructie van de rocker zorgvuldig te behandelen, omdat de nauwkeurigheid van het resultaat hiervan afhangt. U kunt verschillende materialen gebruiken, het belangrijkste is om een horizontale dwarsbalk van iets hard te maken: hout, kunststoffen of dicht karton.

Bepaal het midden van de staaf (bijvoorbeeld stro of plastic liniaal), die u als een dwarsbalk gaat gebruiken en boor of giet het gat op deze plaats, het is het punt van de steun van de dwarsbalk waarop het zal zijn Roteer vrijelijk. Als je plastic stro gebruikt, giet het gewoon met een pin of spijker.

Boor of giet gaten aan de uiteinden van de dwarsbalk, zodat ze zich op dezelfde afstand van het centrum bevinden. Krediet door de gaten van de draden waarop u de beker voor lading en de naald opschort.

Breng indien nodig de rocker met boeken of andere voldoende vaste objecten, zodat de dwarsbalk in een horizontale positie blijft. Het is noodzakelijk dat de dwarsbalk vrij rond de nagel draait of staaf in haar midden.

Titel afbeelding Meeting oppervlaktespanning Stap 3

3. Neem een stuk aluminiumfolie en rol het in de vorm van een doos of schotel. Het is helemaal niet nodig dat deze schotel een juiste vierkante of ronde vorm kan hebben. Je vult het met water of een andere lading, dus zorg ervoor dat er het gewicht bestaat.

Een doos of folie schotel op een uiteinde van de dwarsbalk opschorten. Doe kleine gaten aan de randen van een schotel en schroef doorheen, zodat de schotel op de dwarsbalk hing.

Titel afbeelding Meeting oppervlaktespanning Stap 4

4. Op te schorten aan het andere uiteinde van de dwarsbalk van de naald of paperclips, zodat het horizontaal is. Bind een horizontaal naald of paperclips aan de draad, die aan het andere uiteinde van de dwarsbalk hangt. Zodat het experiment in staat is, is het noodzakelijk om een naald of papieren clinch te plaatsen.

Titel afbeelding Meeting oppervlaktespanning Stap 5

vijf. Plasticize plasticine op de dwarsbalk om de aluminiumfoliecontainer in evenwicht te brengen. Voordat u doorgaat met het experiment, is het noodzakelijk om ervoor te zorgen dat de dwarsbalk horizontaal is. Een folie schotel is zwaardere naalden, dus aan zijn zijde van de dwarsbalk daalt. Bevestig een voldoende hoeveelheid plasticine aan de andere kant van de dwarsbalk, zodat het horizontaal is.

Dit wordt balancing genoemd.

Titel afbeelding Meeting oppervlaktespanning Stap 6

6. Plaats de naald opknoping op de draad of papiersluiting. Bij deze stap zullen extra inspanningen nodig zijn om de naald op het oppervlak van het water te regelen. Zorg ervoor dat de naald niet in het water duikt. Vul de container met water (of andere vloeistof met een onbekende oppervlaktespanning) en zet het onder de opknopnaald zodat de naald direct op het oppervlak van de vloeistof bevindt.

Maak dit zodat het touw de naald vasthoudt op de plek en is voldoende uitgerekt.

Titel afbeelding Meeting oppervlaktespanning Stap 7

7. Weeg op kleine schubben verschillende pinnen of een kleine hoeveelheid gemeten waterdruppels. Je voegt toe aan aluminium schotel op een rocker één pin of waterdruppel. In dit geval is het noodzakelijk om het exacte gewicht te kennen waarop de naald zal afbreken van het oppervlak van het water.

Bereken het aantal pinnen of druppeltjes water en weeg ze.

Bepaal het gewicht van één pin- of waterdruppels. Deel dit het totale gewicht op het aantal pinnen of druppels.

Stel dat 30 pins 15 gram wegen, dan 15/30 = 0,5, dat wil zeggen, één pin weegt 0,5 gram.

Titel afbeelding Meeting oppervlaktespanning Stap 8

acht. Voeg pennen of waterdruppels toe aan één in de aluminiumfolie schotel totdat de naald wegbreekt van het oppervlak van het water. Voeg geleidelijk één pin of druppel water toe. Bekijk de naald voorzichtig om het moment niet te missen wanneer na een andere toename van de lading het weggaat van water. Zodra de naald afbreekt van het oppervlak van de vloeistof, stop dan met het toevoegen van pins of waterdruppels.

Bereken het aantal pinnen of druppeltjes water waarop de naald aan het tegenovergestelde uiteinde van de dwarsbalk afbrak van het oppervlak van het water.

Noteer het resultaat.

Herhaal de ervaring van verschillende (5 of 6) keer om meer accurate resultaten te krijgen.

Overweeg de gemiddelde waarde van de resultaten. Om dit te doen, vouwt u het aantal pinnen of druppels in alle experimenten en verdeid het bedrag door het aantal experimenten.

Titel afbeelding Meeting oppervlaktespanning Stap 9

negen. Vertaal het aantal in werking. Om dit te doen, vermenigvuldig het aantal gram met 0,00981 n / g. Om de oppervlaktespanning te berekenen, is het noodzakelijk om de kracht te kennen die de naald van het oppervlak van het water moet verlaten. Aangezien u het gewicht van de pincode in de vorige stap telde om de kracht te bepalen, is het voldoende om dit gewicht te vermenigvuldigen met 0,00981 N / G.

Vermenigvuldig het aantal geplaatst in de schotel op het gewicht van één pincode. Als u bijvoorbeeld 5 pins wegen die 0,5 gram wegen, zal hun totale gewicht 0,5 g / pen = 5 x 0,5 = 2,5 gram zijn.

Vermenigvuldig het aantal gram op de vermenigvuldiger van 0,00981 N / g: 2,5 x 0,00981 = 0,025 N.

Titel afbeelding Meeting oppervlaktespanning Stap 10

10. De verkregen waarden in de vergelijking indienen en de gewenste waarde vinden. Met behulp van de resultaten die zijn verkregen tijdens het experiment, kunt u de oppervlaktespanning definiëren. Vervang gewoon de gevonden waarden en bereken het resultaat.

Stel dat in het bovenstaande voorbeeld de lengte van de naald 0,025 meter is. We vervangen de waarden naar de vergelijking en verkrijgen: S = F / 2D = 0,025 N / (2 x 0,025) = 0,05 N / m. Aldus is de oppervlaktespanning van de vloeistof 0,05 n / m.

Methode 2 van 3:

Op capillaire effect

een. Meer informatie over het capillaire effect. Om capillaire fenomenen te begrijpen, moet u eerst kennis maken met de krachten van hechting en samenhang. Hechting veroorzaakt hechting van vloeistof tot een vast oppervlak, zoals glas. Dankzij de kracht van de cohesie van de vloeistofmoleculen trok elkaar aan.. De gezamenlijke werking van hechting en cohesiestroepen veroorzaken hefvloeistof in dunne buizen.

In de hoogte van het optillen van het fluïdum in de buis, kunt u de oppervlaktespanning van deze vloeistof berekenen.
Cohesiekrachten leiden tot de vorming van bubbels en druppels op het oppervlak. Bij contactvloeistof met lucht worden vloeistofmoleculen tot elkaar aangetrokken, waardoor de bel wordt gevormd.
Hechting leidt tot de vorming van een meniscus, die merkbaar is in plaatsen van contact van de vloeistof met een glazen wanden. De concave vorm van meniscus is zichtbaar voor het blote oog.
Een voorbeeld van een capillair effect is de lift van de vloeistof in het stro, neergelaten in een glas met water.

Titel afbeelding Meeting oppervlaktespanning Stap 12

2. Registreer de vergelijking om de oppervlaktespanning te bepalen. Oppervlaktespanning wordt als volgt berekend: S = (ρhga / 2), waar S - Oppervlaktespanning, ρ - Dichtheid van de vloeistof onder studie, H - Hoogte van het hefvloeistof in de buis, G - Acceleratie van vrije druppel vanwege de kracht van de zwaartekracht die op vloeistof handelt (9,8 m / s), A - Radius capillaire buis.

Zorg er bij het vervangen van gegevens in deze vergelijking of ze worden uitgedrukt Metrische meeteenheden: Dichtheid in kg / m, hoogte en straal in meters, versnelling van vrije val in M / S.

Als de vloeistofdichtheid niet van tevoren wordt gegeven, is deze te vinden in de map of berekenen Door de formule-dichtheid = massa / volume.

Oppervlaktespanning wordt gemeten in Newtons per meter (n / m). Newton is 1 kg * m / s. Om onafhankelijk eenheden van meting te definiëren, vervangt u alleen alleen in vergelijking, zonder numerieke waarden: s = kg / m * m * m / s * m. Als u twee meter in een teller en noemer snijdt, krijgen we 1 kg * m / s / m, dat wil zeggen, 1 n / m.

Titel afbeelding Meeting Oppervlaktespanning Stap 13

3. Giet vloeistof in de container met onbekende oppervlaktespanning. Neem een ondiepe schaal of kom en giet erin de vloeistof in, zodat het de bodem van 2-3 centimeter bestrijkt. De hoeveelheid vloeistof speelt niet de rol, het belangrijkste is duidelijk te zien hoeveel het zal stijgen in de capillaire buis.

Als u met verschillende vloeistoffen gaat experimenteren, reinigt en droogt u de plaat grondig voordat u er een andere vloeistof in giet, of elke keer een andere container gebruikt.

Titel afbeelding Meeting oppervlaktespanning Stap 14

4. Zakken een schone dunne buis in de vloeistof. In het hoogtepunt van het heven van de vloeistof in deze buis definieert u de oppervlaktespanning. De buis moet schoon zijn, zodat je duidelijk kunt zien hoe het fluïdum hoog hoog in de plaat zal stijgen. Bovendien moet de buis een permanent hebben straal.

Om de straal te meten, bevestigt u eenvoudig een liniaal aan de bovenrand van de buis en bepaalt de diameter. Subside de diameter op 2, en u vindt een straal.

Titel afbeelding Meeting oppervlaktespanning Stap 15

vijf. Meet de hoogte waarop de vloeistof boven het niveau in een bord stijgt. Verplaats de rand van de lijn naar het oppervlak van het fluïdum in een plaat en bepaal welke hoogte zich in de buis is gestegen. Water in de buis stijgt vanwege het feit dat de hefkracht van de oppervlaktespanning de zwaartekracht overschrijdt.

Titel afbeelding Meeting oppervlaktespanning stap 16

6. De waarden in de vergelijking indienen en de berekeningen doen. Nadat u alle nodige waarden hebt gedefinieerd, vervangt u deze naar de vergelijking en vindt u de oppervlaktespanning. Vergeet niet om alle waarden over te dragen naar metrische meeteenheden om het juiste resultaat te krijgen.

Stel dat we de oppervlaktespanning van water meten. De dichtheid van water is ongeveer 1 kg / m (in dit voorbeeld gebruiken we geschatte waarden). Versnelling van vrije val is 9,8 m / s. Laat de buisradius 0,029 m zijn, en het water steeg naar de hoogte van 0,5 m. Wat gelijk is aan de oppervlaktespanning van water?

We vervangen de verkregen waarden in de vergelijking en verkrijgen: s = (ρhga / 2) = (1 x 9,8 x 0,029 x 0,5) / 2 = 0,1421 / 2 = 0,071 j / m.

Methode 3 van 3:

Hoe de relatieve spanning van het oppervlak te bepalen door munt

een. Verzamel alles wat je nodig hebt. Voor dit experiment heb je een pipet, droge munt, water, kleine kom, afwassen, plantaardige olie en handdoek nodig. Dit alles is te vinden thuis of in de dichtstbijzijnde winkel. Je kunt het doen zonder een middel voor het afwassen en plantaardige olie, want de vergelijking heb je verschillende vloeistoffen nodig.

Voordat je begint te experimenteren, zorg er dan voor dat de munt schoon en droog is. Als u een natte munt gebruikt, krijgt u onnauwkeurige resultaten.
Dit experiment staat niet toe om de oppervlaktespanning te berekenen, het kan alleen worden vergeleken met de oppervlaktespanning van verschillende vloeistoffen.

Titel afbeelding Meeting oppervlaktespanning stap 18

2. Druppel op het oppervlak van de munt op één druppel vloeistof per keer. Doe de munt op een handdoek of een ander oppervlak dat het niet eng tot nat is. Typ de eerste vloeistof in de pipet, waarna hij niet haast om op een munt te zetten. Overweeg tegelijkertijd druppels. Ga door totdat de vloeistof verder gaat dan de munt.

Noteer hoeveel druppels het heeft geduurd om de vloeistof te morsen om een munt te morsen.

Titel afbeelding Meeting oppervlaktespanning stap 19

3. Herhaal deze procedure met verschillende vloeistoffen. Elke keer dat je de vloeistof verandert en de munt droogt. Droog het oppervlak waarnaar u een munt hebt geplaatst. Gebruik verschillende pipetten of maak de pipet schoon voor het nieuwe experiment.

Probeer het water een kleine middelen toe te voegen voor het wassen van gerechten, sla het water over naar de munt en kijk of de oppervlaktespanning is gewijzigd.

Titel afbeelding Meeting oppervlaktespanning Stap 20

4. Vergelijk het aantal druppels dat nodig is voor verschillende vloeistoffen om de munt te vullen. Probeer meerdere keren het experiment met één vloeistof te herhalen om de nauwkeurigheid van de verkregen resultaten te beoordelen. Aveny de resultaten: vouw het aantal druppels in verschillende experimenten en deel het bedrag voor het aantal experimenten. Noteer hoeveel druppels nodig zijn voor verschillende vloeistoffen om de munt te vullen.

Hoe druppeltjes van een of een ander fluïdum nodig zijn om de munt te vullen, hoe hoger de oppervlaktespanning van deze vloeistof.

Het afwasmiddel verlaagt de oppervlaktespanning van water door het toe te voegen om de munt minder druppeltjes te vullen.