Учебная работа. Доклад: Измерение поверхностного натяжения методом лежащей капли ( газового пузырька)

Учебная работа. Доклад: Измерение поверхностного натяжения методом лежащей капли ( газового пузырька)

.

способ основан на определении поперечника и высоты газового пузырька либо капли. Огромные размеры пузырька содействуют его деформации в направлении силы земного притяжения. Кроме этого на деформацию оказывает воздействие поверхностное натяжение среды, в какой находится пузырек. Если речь идет о капле, то кривизну поверхности описывает поверхностное натяжение воды, составляющей каплю.

Существует одна увлекательная работа, посвященная выявлению закономерности меж деформацией пузырька и поверхностным натяжением: А.Ю.Кошевник, М.М.Кусаков, Н.М.Лубман, ЖФХ, 27, вып. 12, стр. 1887, 1953г. Следуя выводам создателей, можно утверждать, что поверхностное натяжение рассчитывается последующим образом (см. набросок):

 = d2
g /H,

где

d — поперечник пузырька;

 — плотность исследуемой среды;

g — убыстрение вольного падения;

1/H — параметр, зависящий от d/2h. Рассчитывается при помощи таблицы.

В сокращенном виде таблица смотрится последующим образом:

d/2h
1/H
d/2h
1/H

1,15
0,3304
1,6
0,06132

1,2
0,2373
1,65
0,05527

1,25
0,1824
1,7
0,05018

1,3
0,1466
1,75
0,04584

1,35
0,1212
1,8
0,04211

1,4
0,1027
1,85
0,03886

1,45
0,0885
1,9
0,03604

1,5
0,07749
1,95
0,03353

1,55
0,06860
2,00
0,03132

На 1-ый взор, довольно трудно собрать экспериментальную установку для определения поверхностного натяжения. 1-ое, что приходит в голову — это употреблять катетометр, который дозволяет определять размеры предмета на расстоянии. Но, таковой устройство весьма дорог, в особенности в наше время. Возможность использования неплохой фотографической аппаратуры тоже интереса не вызывает.

Мой личный опыт указывает, что возможно обойтись наиболее дешевенькими средствами. В свое время я занимался фотографированием газовых пузырьков способом экспонирования изображения конкретно на фотобумагу формата А4. В базе установки был разобранный фильмоскоп, источник света которого освещал кювету с исследуемой жидкостью, а объектив проецировал большое изображение на экран с фотобумагой. Фокусное расстояние объектива было 78 мм.

Система кюветы была проще некуда: рядовая спектрофотометрическая кювета (l=5 см) накрытая покровным стеклом. Под стекло выдувался пузырек воздуха. Кювета стояла в лотке с песком, чтоб ее можно было просто выровнять вдавливанием в песок при помощи пузырькового уровня.

До этого чем достигнуть удовлетворительных результатов, мне пришлось преодолеть делему с калибровкой. Следовало отыскать нужный идеал с известными размерами и поместить его буквально в то пространство, где перед сиим находился пузырек воздуха. Отлично подошел в качестве образца шарик от подшипника. Так как он совершенно кругл, весьма просто подсчитать вертикальную и горизонтальную поправки. Я имею в виду то событие, что изображение шарика не будет круглым, так как экран, на который проецируется изображение, размещается не строго перпендикулярно оптической оси объектива, а поправки дозволят вычислять настоящие величины высоты и ширины проецируемого объекта.

Делему с позиционированием шарика и пузырька воздуха я решил тоже просто: над позиционируемым объектом я расположил обыденную трубку с поперечником, примерно равным поперечнику шарика и пузырька. Если глядеть через нее, не приближая глаз к трубке, то можно достигнуть того, что края трубки и края шарика будут близки. Это означает, что объект можно будет довольно буквально помещать в одно и тоже пространство. Сами за себя молвят результаты измерений размера шарика:

Результаты измерения изображения шарика поперечником 7,938 мм при температуре 220
С.

N опыта
высота, мм
ширина, мм

1
169,4
170,4

2
169,5
170,25

3
169,6
170,25

среднее
169,5
170,3

Легкий расчет указывает, что ошибка операции позиционирования и измерения составляет 0,06%.

О методе измерения характеристик газового пузырька я могу говорить длительно и с экстазом, но в истинное время, когда можно без усилий отыскать комп со сканером, это никому не любопытно.

Скажу одно: в обработке изображений объектов эллиптической формы без компа я преуспел. Делал я это при помощи штангенциркуля, прозрачной пленки для эпидиаскопа, швейной иглы и линейки.

Не необходимо гласить о том, что для уменьшения ошибки опыты необходимо проводить сериями. Любая серия обязана состоять из фотографирования образца (шарика) и анализируемого объекта (капли либо пузырька). Фотографирование обязано проводиться на фотобумаге одной партии. Опосля проявления, степень влажности фотобумаги обязана быть схожей.

Свойство обработки изображений было подстать точности позиционирования пузырька воздуха. Результаты тестов, проведенных на одном пузырьке, были последующими:

N опыта
h, мм
d, мм

1
78,65
252,5

2
78,6
252,2

3
78,6
252,35

среднее
78,6
252,4

*) В любом опыте пузырек поновой позиционировался.

Приобретенные результаты разрешают надежды, что можно проводить измерения поверхностного натяжения с точностью 0,1 дин/см.

Лишь в одном я не преуспел. Я наивно считал, что покровное стекло, под которое выдувался пузырек, быть может шероховатым (матовым). Шероховатость была нужна для того, чтоб задерживать пузырек на одном месте. Но оказалось, что шероховатое стекло не дозволяет достигнуть воспроизводимых результатов. По-видимому, следует употреблять слабовогнутое стекло, благо это испробовано в ряде работ.

]]>