Како мерити површинску напетост

Видео: Как убрать морщины на лбу и межбровку с помощью тейпирования

Садржај

Кораци
Метода 1 од 3: Коришћење клацкалице
Метода 2 од 3: Капиларним ефектом
Метода 3 од 3: Како одредити релативну површинску напетост помоћу новчића
Шта ти треба

Површинска напетост описује способност флуида да се одупре гравитацији. На пример, вода на столу ствара капљице док се молекули воде међусобно привлаче, што супротставља гравитацији. Због површинске напетости, тежи предмети, попут инсеката, могу се држати на површини воде. Површински напон се мери силом (Н) подељеном јединицом дужине (м), или енергијом по јединици површине. Сила са којом молекули воде интерагују (кохезиона сила) ствара напетост, што резултира капљицама воде (или других течности). Површинска напетост се може измерити помоћу неколико једноставних ставки које се налазе у скоро сваком дому и калкулатором.

Кораци

Метода 1 од 3: Коришћење клацкалице

1 Запишите једначину за површински напон. У овом експерименту једначина за одређивање површинског напона је следећа: Ф = 2Сд, где Ф. - сила у њутонима (Н), С - површински напон у њутонима по метру (Н / м), д је дужина игле која се користи у експерименту. Изразимо површинску напетост из ове једначине: С = Ф / 2д.
- Сила ће се израчунати на крају експеримента.
- Пре него што започнете експеримент, помоћу равнала измерите дужину игле у метрима.
2 Направите малу клацкалицу. Овај експеримент користи клацкалицу и малу иглу која плута на површини воде за одређивање површинског напона.Потребно је пажљиво размотрити конструкцију рокера, јер од тога зависи тачност резултата. Можете користити различите материјале, главна ствар је да направите водоравну шипку од нечег тврдог: дрвета, пластике или дебелог картона.
- Одредите средиште штапа (на пример, равнало од сламе или пластике) које ћете користити као пречку и избушите или избушите рупу на овом месту; ово ће бити упориште пречке, при којој ће се слободно окретати. Ако користите пластичну сламку, једноставно је пробушите иглом или ексером.
- Избушите или пробушите рупе на крајевима попречне греде тако да буду једнако удаљене од центра. Провуците нити кроз рупе да окачите шољу за тежину и иглу.
- Ако је потребно, подуприте греду књигама или другим довољно чврстим предметима да греда остане хоризонтална. Потребно је да се пречка слободно окреће око ексера или шипке заглављене у њеној средини.
3 Узмите комад алуминијумске фолије и заролајте га у кутију или тањир. Уопште није потребно да овај тањир има правилан квадратни или округли облик. Напунит ћете га водом или неком другом тежином, па се побрините да издржи тежину.
- Окачите кутију или тањир од лимене фолије са једног краја шипке. Направите мале рупице дуж ивица тањира и провуците их тако да тањирић виси са шипке.
4 Објесите иглу или спајалицу са другог краја шипке тако да буде водоравна. Вежите иглу или спајалицу хоризонтално за конац који виси са другог краја шипке. Да би експеримент био успешан, потребно је иглу или спајалицу поставити тачно водоравно.
5 Ставите нешто на шипку, попут пластелина, како бисте уравнотежили посуду од алуминијумске фолије. Пре почетка експеримента потребно је осигурати да се пречка налази хоризонтално. Тањир од фолије је тежи од игле, па ће шипка са стране тањира пасти надоле. Причврстите довољно пластелина на супротну страну шипке тако да буде водоравна.
- Ово се зове балансирање.
6 Висећу иглу или спајалицу ставите у посуду са водом. Овај корак ће захтевати додатни напор да се игла постави на површину воде. Уверите се да игла не тоне у воду. Напуните посуду водом (или другом течношћу непознатог површинског напона) и поставите је испод висеће игле тако да игла буде директно на површини течности.
- Уверите се да конопац који држи иглу остане на свом месту и да је довољно затегнут.
7 Измерите неколико иглица или малу количину измерене капи воде на малој ваги. Додаћете један пин или једну кап воде у алуминијумски тањир на клацкалици. У овом случају потребно је знати тачну тежину при којој ће игла сићи са површине воде.
- Пребројите број игала или капљица воде и изважите их.
- Одредите тежину једне игле или капи воде. Да бисте то урадили, поделите укупну тежину са бројем игала или капи.
- Претпоставимо да 30 игала тежи 15 грама, а затим 15/30 = 0,5, односно једна иглица тежи 0,5 грама.
8 Додајте игле или капљице воде једну по једну у тањирић од алуминијумске фолије све док игла не одлепи са површине воде. Постепено додајте једну иглу или кап воде. Пажљиво посматрајте иглу како не бисте пропустили тренутак када ће након следећег повећања тежине отпасти од воде. Када игла сиђе са површине течности, престаните да додајете игле или капљице воде.
- Пребројите број игала или капљица воде због којих је игла на супротном крају шипке сишла са површине воде.
- Запишите резултат.
- Поновите експеримент неколико (5 или 6) пута да бисте добили прецизније резултате.
- Израчунајте просек добијених резултата. Да бисте то урадили, додајте број пинова или падова у свим експериментима и поделите укупан број са бројем експеримената.
9 Претворите број пинова у снагу. Да бисте то урадили, помножите број грама са 0,00981 Н / г. Да бисте израчунали површински напон, морате знати силу потребну за подизање игле са површине воде. Пошто сте у претходном кораку бројали тежину игала да бисте одредили силу, само морате ту тежину помножити са 0,00981 Н / г.
- Помножите број игала у тањиру са тежином једне иглице. На пример, ако ставите 5 игала тежине 0,5 грама, њихова укупна тежина је 0,5 грама / пин = 5 к 0,5 = 2,5 грама.
- Помножите број грама са фактором од 0,00981 Н / г: 2,5 к 0,00981 = 0,025 Н.
10 Укључите ове вредности у једначину и пронађите вредност коју тражите. Резултати добијени током експеримента могу се користити за одређивање површинског напона. Само укључите вредности које пронађете и израчунајте резултат.
- Рецимо у горњем примеру, дужина игле је 0,025 метара. Заменом вредности у једначину добијамо: С = Ф / 2д = 0,025 Н / (2 к 0,025) = 0,05 Н / м. Дакле, површински напон течности је 0,05 Н / м.

Метода 2 од 3: Капиларним ефектом

1 Сазнајте више о капиларном ефекту. Да бисмо разумели капиларне појаве, морамо се прво упознати са силама приањања и кохезије. Адхезија узрокује да се течност залепи за тврду површину попут стакла. Због силе кохезије, молекули течности се међусобно привлаче.Комбиновано деловање сила приањања и кохезије доводи до подизања течности у танким цевима.
- Са висине успона течности у цеви може се израчунати површински напон ове течности.
- Кохезивне силе доводе до стварања мехурића и капљица на површини. Када течност дође у контакт са ваздухом, молекули течности се међусобно привлаче, што резултира стварањем мехурића.
- Адхезија доводи до стварања менискуса, што је приметно на тачкама контакта течности са зидовима стакла. Удубљени облик менискуса видљив је голим оком.
- Пример капиларног ефекта је подизање течности у сламци која се стави у чашу воде.
2 Запишите једначину за одређивање површинског напона. Површинска напетост се израчунава на следећи начин: С = (ρхга / 2), где С - површински напон, ρ - густина испитиване течности, х - висина пораста течности у цеви, г - убрзање гравитације услед гравитације која делује на течност (9,8 м / с), а је полупречник капиларне цеви.
- Приликом замене података у ову једначину, уверите се да су изражени у метричким јединицама: густина у кг / м, висина и полупречник у метрима, убрзање услед гравитације у м / с.
- Ако густина течности није унапред дата, може се пронаћи у приручнику или израчунати помоћу формуле густина = маса / запремина.
- Површинска напетост се мери у њутонима по метру (Н / м). Њутн је једнак 1 кг * м / с. Да бисте независно одредили мерне јединице, једноставно их замените у једначину, без нумеричких вредности: С = кг / м * м * м / с * м. Ако смањимо два метра у бројнику и називнику, добијамо 1 кг * м / с / м, односно 1 Н / м.
3 У посуду сипати течност непознатог површинског напона. Узмите плитки тањир или чинију и сипајте течност у њу тако да покрије дно за 2 до 3 центиметра. Количина течности није битна, главна ствар је да је јасно видљиво колико ће порасти у капиларној цеви.
- Ако ћете експериментисати са различитим течностима, темељно очистите и осушите плочу пре него што у њу улијете другу течност или сваки пут користите другу посуду.
4 Уроните чисту, танку цев у течност. Од висине пораста течности у овој цеви одредићете површински напон.Нека цеви буду чисте како бисте јасно видели колико ће се течност подићи изнад нивоа у посуди. Осим тога, цев мора имати сталан радијус.
- За мерење радијуса, једноставно поставите лењир на врх цеви и одредите пречник. Затим поделите пречник са 2 и наћи ћете радијус.
5 Измерите висину течности која се подигла изнад нивоа у плочи. Померите ивицу лењира на површину течности у лежишту и одредите колико се течност подигла у цеви. Вода у цеви расте јер сила подизања површинског напона премашује вучну силу гравитације.
6 Укључите ове вредности у једначину и извршите прорачуне. Након што одредите све потребне вредности, укључите их у једначину и пронађите површински напон. Обавезно конвертујте све вредности у метричке јединице да бисте добили тачан резултат.
- Претпоставимо да меримо површински напон воде. Густина воде је око 1 кг / м3 (у овом примеру користимо приближне вредности). Убрзање услед гравитације износи 9,8 м / с. Нека је полупречник цеви 0,029 м, а вода се подигла на висину од 0,5 м. Колики је површински напон воде?
- Замените добијене вредности у једначину и добијте: С = (ρхга / 2) = (1 к 9,8 к 0,029 к 0,5) / 2 = 0,1421 / 2 = 0,071 Ј / м.

Метода 3 од 3: Како одредити релативну површинску напетост помоћу новчића

1 Прикупите све што вам је потребно. За овај експеримент биће вам потребна капаљка за очи, суви новчић, вода, мала чинија, течност за прање судова, биљно уље и пешкир. Све ово можете пронаћи код куће или купити у локалној продавници. Можете и без сапуна за суђе и биљног уља, али за поређење ће вам требати неколико различитих течности.
- Пре почетка експеримента проверите да ли је новчић чист и сув. Ако користите мокар новчић, добићете нетачне резултате.
- Овај експеримент не дозвољава израчунавање површинског напона; може се користити само за упоређивање површинског напона различитих течности.
2 Капајте једну кап течности одједном на површину новчића. Ставите новчић на пешкир или другу површину која се може сигурно смочити. Унесите прву течност у пипету, а затим полако нанесите једну кап на новчић. Када то радите, пребројите капи. Наставите док се течност не проспе изван новчића.
- Забележите колико је капи било потребно да се течност излије изван новчића.
3 Поновите овај поступак са различитим течностима. Очистите и осушите новчић сваки пут када мењате течност. Осушите и површину на коју стављате новчић. Користите различите пипете или очистите пипету пре новог експеримента.
- Покушајте у воду додати мало сапуна за посуђе, а затим капните воду на новчић и провјерите да ли се површински напон мијења.
4 Упоредите број капи потребних за различите течности да напуне новчић. Покушајте да поновите експеримент са истом течношћу неколико пута да видите да ли су резултати тачни. Просечите резултате: Додајте број капи у различитим експериментима и поделите укупан број на број експеримената. Запишите колико је капи било потребно различитим течностима да напуне новчић.
- Што је више капи дате течности потребно да се напуни новчић, већа је површинска напетост те течности.
- Детерџент за прање посуђа смањује површински напон воде; додајући да ће бити потребно мање капи да напуни новчић.