Fizica moleculara, 01-04

Sarcina 2. Determinarea tensiunii superficiale pe dispozitivul Rebinder.

Rebinder Dispozitiv (Fig.2) este utilizat pentru a determina tensiunea superficială a lichidului. lichid de testat este plasat într-un vas (5) în care este sudat un tub (6) cu capătul trase în ceea ce privește suprafața lichidului. Când supapa este închisă (1) și deschide robinetul (3) din cauza fluxului de lichid din recipient (2) într-un sistem de vid. Presiunea atmosferică în tubul (6) devine mai mare decât presiunea P în vasul (5). Gauge (4) prezintă mărimea diferenței dintre aceste presiuni. Pentru comoditatea de tuburi manometrice din diferite secțiuni din dreapta transversală (a) și la stânga (b) a genunchiului. Atunci când presiunea pe suprafața lichidului este schimbat, volumul V tranziția de lichid dintr-un capăt la celălalt genunchi. Această cantitate poate fi găsit h un S a b h S b. unde h o și h b. S a și S b înălțime și transversale manometru genunchi secțiune

metri (a) și (b), respectiv.

Din aceste formule putem vedea că, dacă luați o secțiune transversală de tuburi care diferă în mai multe ori, modificarea înălțimii lichidului într-un vas larg poate fi neglijată. Apoi înălțimea ridicarea sau coborârea de lichid într-un genunchi îngust va corespunde diferenței de presiune P din interiorul sistemului și în afara. Pentru a crește sensibilitatea genunchiului stâng cu o secțiune transversală mai mică este dispusă la un unghi față de verticală. Când coborâți lichidul în genunchiul stâng pe înălțimea h coloana de lichid trece peste distanța a, care poate fi definit ca

unde - unghiul de înclinare a genunchiului ecartament.

Pe măsură ce fluxul de apă din vasul (2) (cu menghina superioară închisă) cu presiune P în vasul (5) este coborât. Un exces de presiune = AP P atm - P c. unde P atm - presiunea atmosferică. Datorită acestei presiuni în exces este suflat cu bule. Aceasta crește până la forța de suprapresiune · AP S este echilibrat de puterea de po-

Ordinea de performanță.

1. Setați capătul tras al tubului (6), astfel încât a atins doar suprafețe

fluid ITS, altfel în afară de presiunea diferențială AP = P atm - P c. există o presiune suplimentară pe o coloană de lichid care nu este considerată în formula finală. Apoi despărțit supapă (3), urme pentru formarea și separarea de bule în vasul (5).

2. familiariza cu manometru de lucru înclinat. Deschiderea clemei sau acoperire (3) alege o rată de eșantionare convenabilă pentru generarea de bule. La momentul ruperii bulei pentru a determina cea mai mare lungime de fluid de deplasare în genunchi (b) un manometru (4).

termometru pentru temperatura apei 3. Se măsoară (9). Apa din vasul (7) și utilizată pentru determinarea tensiunii superficiale prin separarea picăturilor trebuie să aibă aceeași temperatură, în acest caz poate fi găsită prin formula Rebinder dispozitiv permanent

unde valoarea σ este preluată din referință 1.

4. Închideți clema (3) și deschiderea clemei (1) pentru a activa sistemul de încălzire. încălzirea lichidului din sistem, la 10 ° C, se repetă măsurătorile. Asigurați-un experiment la 5-7 lecturi termometru.

5. Folosind formula (2), pentru a calcula coeficientul de tensiune superficială pentru alte temperaturi. σ complotat (T). Comparați rezultatul cu datele prezentate în tabelul 1.

6. Evaluați experiența de eroare.

Notă. Pentru a evita supraîncălzirea fluidului în sistem datorită inerției termice a boilerului pentru a opri atunci când termometrul la 3-4 ° C sub temperatura de țintă mai devreme. După fiecare măsurătoare este necesar pentru a deschide clema (1).

1. Explicați natura forțelor de tensiune de suprafață.

2. Ceea ce se numește coeficientul de tensiune superficială?

3. Ce depinde?

4. Atunci când există și ceea ce este presiunea suplimentară? Care este presiunea totală, în cazul în care suprafața: plate, concave, convexe?

5. Care este esența metodei Rebinder?

Lab № 3.

Determinarea coeficientului de frecare internă prin Stokes.

Scopul lucrării. determinarea coeficientului de frecare internă sau vâscozitatea uleiului de ricin și examinarea dependența de temperatură a viscozității.

Instrumente și accesorii. un cilindru de sticlă umplut cu ulei de ricin, termostat, bile de fier, un microscop, un cronometru.

Vâscozitatea sau frecare internă se numește proprietatea substanțelor de a rezista la deformare la forfecare este proporțională cu gradientul vitezei. Apariția rezistenței datorită vâscozității fluidului, este explicat după cum urmează. Imaginați-vă două plăci razdelѐnnye strat plan paralel de lichid (Figura 1).

Luați în considerare faptul că proizoydѐt, dacă începeți să mutați placa superioară în raport cu partea de jos în direcția indicată de săgeată. Mental razobѐm mai subțiri straturi de fluid. Moleculele fluidului, cel mai apropiat de placa superioară, stick la el și, prin urmare, să înceapă să se deplaseze împreună cu placa cu aceeași viteză. Aceste molecule, la rândul său antrenează stratul adiacent al moleculei, etc. Stratul de molecule adiacente singur inferioară ostaѐtsya placa fixă, iar straturile rămase se miște, alunecă unul peste altul, la viteze mai mari, cu atât mai mare distanța lor față de placa inferioară. vâscozității fluidului se manifestă în apariția rezistenței care împiedică o deplasare relativă a straturilor adiacente de lichid și, prin urmare, plăcile de forfecare în raport cu celălalt.

Magnitudinea rezistentei datorita vascozitatii lichidului depinde de diferența de viteză între straturi eѐ și distanța dintre ele.

Pentru a caracteriza mărimea vitezelor măsurabile diferența ratei de schimbare (v 1 -v 2 = Av) din două straturi de lichid, iar distanța dintre aceste straturi Ax, măsurată perpendicular pe direcția fluidului. Limita de raportul dintre aceste două valori

unde F - forța de frecare interioară, S - aria suprafeței de alunecare pe fiecare alte straturi, r = F / S - tensiune de forfecare, η- coeficientul de frecare internă (vâscozitatea) în funcție de natura lichidului. De la formula (1), că coeficientul de frecare internă este stresul tangențial la gradient de viteză egală cu unitatea. Unitatea SI a viscozității, exprimată în N s / m 2 - este vâscozitatea substanței în care are loc efortul de forfecare la o viteză gradient de 1 m / s la 1 m

Viscozitatea lichidului depinde de temperatură: ea scade rapid odată cu creșterea temperaturii. Temperatura in special uleiurile cu vâscozitate dependentă.

O modalitate de determinare a coeficientului de frecare internă - Metoda Stokes.

La minge în cădere liberă în lichid (2), forța de gravitație P, ejectorul Q și vâscoasă forță F de rezistență:

P m w r g april 3 w 3 g;

Q m w r g 4 martie 3 x g; 6 F r;

unde m w. w m - masa de talon fluid și;

ρ w. ρ f - densitatea acestora; r - raza mingii; - viteza de cădere a balonului.

Mișcarea mingea care se încadrează într-un fluid vâscos, numai prima dată va fi accelerată. Cu forța de rezistență vâscoasă și un anumit moment de creștere crește rata poate fi considerată mișcare uniformă, adică, egalitate

În această lucrare se observă căderea mingii într-un cilindru de sticlă umplut cu ulei de ricin. Pe cilindrul trasat două mărci A și B sunt situate la o distanță l. Eticheta exterioară este situată sub nivelul lichidului de 8-10 cm.

Plasarea cilindrului într-un cuptor, este posibil pentru a ridica temperatura uleiului. În acest caz, vâscozitatea acestuia va varia. Pentru încălzirea uniformă necesară pentru agitarea cu forța uleiului din cilindru.

Ordinea de performanță.

1. Prin plasarea bilele de pe o lamă de microscop, măsoară diametrele lor.

2. Se măsoară densitometru densității uleiului.

3. Se măsoară distanța l dintre marcajele de pe cilindru.

4. Resetați forcepsul bilă în ulei, astfel încât acesta va cădea de-a lungul axei cilindrului, și un cronometru pentru a măsura timpul dintre etichetele care se încadrează.

5. Repetați pasul 4 pentru cel puțin trei ori.

6. Așezați cilindrul cu ulei de ricin într-un termostat și încălzit (pentru a produce încălzirea uniformă agitarea uleiului din cilindrul de colectare granule mesh).

7. Ca urmare a temperaturii uleiului pe termometru fiecare 5-10 ° C se repetă experimentul (punctul 4).

8. Pentru fiecare temperatură pentru a calcula coeficientul de frecare internă cu formula (4).

9. Conform rezultatelor experimentelor pentru a construi un grafic a coeficientului de viscozitate la temperatură.

10. Eroare Rate la determinarea coeficientului de frecare internă.

1. Sensul fizic al coeficientului de frecare internă.

2. frecare internă se referă la transport fenomene. Ce tolerată în frecarea internă și orice cantitate fizică în această schimbare?

3. Ce determină raportul dintre frecarea internă a fluidului?

4. Evaluarea timpului după care mingea începe să scadă în mod uniform. (Viteza este redusă cu un factor e.)

1. Kikoin IK, AK Kikoin Fizica moleculara. M. 1963.

2. practica de laborator în fizică (ed. A. Ahmetov, M. 1980).

3. DV sivukhin curs general al fizicii. Nauka, Moscova, 1979. Vol.2.

Lab № 4 Dimensionarea cu moleculele de acid stearic.

Scopul lucrării. pentru a determina mărimea moleculei de acid stearic, pentru a evalua eroarea relativă și absolută de măsurare.

Instrumente și accesorii. biureta, care este montat pe un trepied, un șanț cu așchii de apă, plută.

Spre deosebire de gaz sau vapori, care ocupă întregul volum oferit de acestea au capacitatea de a reține volumul de lichid (adică volumul lor nu este determinată de volumul vasului), precum și prezența de suprafață liberă, acest lichid de separare medie de graniță.

În stratul limită al forțelor de tensiune de suprafață a fluidului acționează, prezența care se datorează faptului că moleculele de la suprafața lichidului expusă gravitației „lor“ aceleași molecule cu o singură mână, iar pe de alta parte sunt atrase molecule de alt fel. Aceasta înseamnă că moleculele de suprafață prezintă un exces de energie potențială. Este cunoscut faptul că orice sistem de echilibru este acela al posibilelor stări lor de energie, în care energia este minimă. Suprafața liberă a lichidului sub influența tensiunii de suprafață tinde să formeze sferice energic mai favorabile. In mod normal, acest lucru împiedică forța gravitației, lichidul ia forma vasului, iar suprafața sa este orizontală. Cu toate acestea, în cazurile în care volumul de lichid este mică și pot fi ignorate de gravitate, de exemplu, în picături mici de lichid într-o formă sferică este aproape (de exemplu, picătură de mercur termometru prăbușit).

Să considerăm o picătură de lichid I (fig. 1), dispuse pe cealaltă suprafață a lichidului și a aerului II III. Aceste trei medii au o frontieră comună - cerc care definește picătură și care intersectează planul desenului în două puncte A și B. Prin acest cerc se intersectează unele cu celelalte trei suprafețe: suprafața de fluid delimitând II și aerul din coeficientul de tensiune superficială de 23; Suprafața delimitând I fluid și aer din coeficientul de suprafață

nostnogo tensiune 13; suprafață delimitând lichid I și II cu o tensiune superficială de 12.

Notăm 1 2. Apoi, ultima ecuație este scris ca

13 2 12 2 23 2 2 23 decembrie 1 cos.

1. 2. Unghiuri I.E. unghiuri între tangente la suprafața lichidului și de suprafață numite unghiurile de contact. Conform (1) și (2), unghiurile de contact și unghiul definit de relațiile 1 2. 13. 12. Coeficienții 23. în particular

Raportul NOSTA poate fi astfel încât cos 1, și, prin urmare, unghiul de 0. Aceasta înseamnă că lichidul II se răspândește în strat subțire pe suprafață. În acest caz, vorbim de umezirea completă, fizic, acest lucru înseamnă că 13 decembrie 23. 0 lichid

os are o formă sferică pe suprafața altui lichid, este un caz de non complet udatul și 13 decembrie 23. În cele mai multe 2.

Multe lichide organice (eter, terebentină) dispersate pe suprafața apei. Pentru alte lichide (benzen, acizi lichizi, ulei) fenomen răspândire se observă numai pentru primele picături de apă introduse pe suprafață. Picătura ulterioară nu sa răspândit și să rămână pe suprafață sub formă de picături stabile. Acest lucru se datorează faptului că primele picături, răspândire, suprafață contaminante și de a reduce tensiunea de suprafață, astfel încât umezirea completă devine complet non-umezire. Numeroase experimente, în special experimente Langmuir Devaux și au condus la concluzia că, în cazul în care suprafața este suficient de mare, picătură de ulei (de ricin sau de măsline), acizi grași sau volumul corespunzător răspândit într-un strat monomolecular foarte subțire. Calculele produse au arătat că suprafața ocupată de fiecare moleculă este foarte mică. Pentru acizii grași: S M 2,1 brumărel de 16 cm 2. Molecula acidului gras mozh-

dar consideră că educația, alungit puternic, un fel de un elipsoid alungit sau cilindru.

În această lucrare vom folosi metoda propusă de Langmuir și Devo. Dacă o picătură de soluție de acid stearic în lichid volatil cade pe suprafața apei, solventul se evaporă rapid, iar acidul de răspândire, forme pe suprafața filmului monomolecular de apă (dacă este suficientă pentru această suprafață). Dacă suprafața stratului de lumină pre presărare apă de rumeguș de plută sau talc, se formează pulbere în mod clar proeminent liber de pată pe ea. Acest lucru face posibil să se calculeze diametrul cercului este aproximativ aria secțiunii transversale a unei molecule de acid.

Dacă picătura conține acid n molecule cu o secțiune transversală S m m S nS in care S - .. Zona cercului obținut. aici

Numărul de molecule din picăturii pot fi găsite dacă cunoaștem masa acidului stearic conținut în picaturii și greutatea sa moleculară

unde N A - numărul lui Avogadro, atunci

înălțimea h a stratului molecular poate fi estimată aproximativ utilizând următoarea expresie: h V S. unde V - volumul stratului monomolecular. V m. și ρ - densitatea

Lucrarea în curs de desfășurare.

1. Umpleți cuva cu apă și stropite cu pulbere sau suprafață calma talc.

2. Se umple biureta cu o cantitate mică de 0,3% - soluție de acid stearic într-un alcool de la o înălțime de 2-3 mm a fost picurată o picătură de soluție în mijlocul suprafeței apei din cuvă.

3. Măsura și înregistrează valorile celor două diametre perpendiculare reciproc ale 2. Când picătură încetează să curgă.

4. Repetați pașii 2 - 3 două sau de trei ori.

5. Pe baza rezultatelor măsurătorilor pentru a determina media cercului valorii diametrului.

6. Se determină greutatea unei picături de acid. Pentru a face acest lucru, găsi o mulțime de cântărire pahar m. Apoi se picură în ea cel puțin 20 de picături de acid, pentru a efectua re-măsura masa m 1. ceașcă greutate picătură este definită ca