Сұйықтың беткі қабатының қасиеттері. жұғу, капиллярлық құбылыстар. Физика, 10 сынып, қосымша материал.

Аты-жөні_____________________________________ сыныбы_______ Күні______

Зертханалық жұмыс № 1

Тамшыларды үзу тәсілі арқылы судың беттік керілу коэффициентін анықтау

 Жұмыс мақсаты: беттік керілу құбылысын зерттеу; тәжірибе түрінде судың беттік керілу коэффициентін тамшыны үзу тәсілі арқылы анықтау.

Жұмыстың қысқаша теориясы

Сурет 1.

 Беттік керілудің күштік сипаттамасы: сұйықтың беттік керілу коэффициенті σ сандық мәні бойынша фазалар бөлігі сызығы ұзынды бірлігіне әсер ететін күшке тең. Сұйықтың бетінің ауданы кішірейтуге ұмтылу қасиетінен сұйықтың аз көлемі шарға жақын пішінді қабылдайды. Бұл жағдайда тамшыға әсер ететін ауырлық күші аз және тамшы пішіні беттік энергиямен анықталады. Салмақсыздық күйінде тамшылардың шартәрізді пішіні осымен түсіндіріледі. 2-суретте үзілу кезіндегі су тамшысы бейнеленген.

Сурет 2.

 Тамшы үзілер алдында радиусы түтік радиусынан кіші мойынша пайда болады. Бұл мойынша айналасында жоғары бағытталған Fσ беттік керілу күші әсер етеді, үзілер мезетте ауырлық күшіне тең. Егер мойынша радиусы r = R, онда Fσ =2πRσ = m₁g, мұндағы m₁- сұйықтың бір тамшысының массасы. Сұйықтың бір тамшысының массасын біле отырып, σ анықтауға болады: σ = m₁g/2πR.

Тәжірибелік құрылғының сипаттамасы.

 Штатифте краны бар жіңішке түтік (пипетка) сумен толтырылып, орнатылған. Түтік ұшының радиусы R= 0.7 мм. Сонымен қатар тамшыларды жинауға арналған ыдыс және электронды таразы бар.

Жұмыс барысы:

• Тамшыны жинауға арналаған бос ыдысты электронды таразы арқылы массасын өлшеңдер; алынған масса m₀ мәнін 1-кестеге жазыңдар (ыдыста су болмағандығына көз жеткізіңдер).
• Кранды ашу арқылы, сұйықтың ағуы кезінде (басқа ыдысқа) жеке тамшылар үзілуініне қол жеткізіңдер.
• Тамшына жинауға арналған ыдысты қойып, оған N тамшы тамызыңдар. Су тамшылар бір-бірімен бірігіп ақпауы қажет. Тамшылар саны кестеде берілген (өзгертуге болады).
• Электронды таразыда массасы m суы бар ыдысты өлшеңдер. Мәнін кестеге жазыңдар.
• Өлшеген соң, суды төгіп тастау, ыдысты құрғату қажет.
• 2-5 пунктерін берілген N мәні үшін орындаңдар.

Кесте

Өлшеу нәтижелерін сараптау.

 1. Әр N (тамшы саны) үшін N тамшылар массасын табыңдар. Ол үшін суы бар ыдыс массасынан бос ыдыс массасын азайту қажет: mN =m - m₀. Мәндерді кестеге жазыңдар.

 2. Әр N үшін бір тамшы массасын есептеңдер: m₁ = mN/N. Мәндерді кестеге жазыңдар.

 3. Үзілер алдындағы тамшы мойнының шеңбер ұзындығына L=2πR тең фазалар бөлігі шекарасының ұзындығын есептеңдер. Мойын радиусы r түтіктің ұшының ішкі радиусына тең деп есептейміз R = 0,7мм.

 4. Формула бойынша әр жағдай үшін сұйықтың беттік керілу коэффициентін σ есептеңдер. Есептеулерді ХБЖ-да жүргізіңдер. Мәндерді кестеге жазыңдар.

 5. σ_орт орташа мәнін анықтаңдар.

Бақылау сұрақтары.

•  Беттік керілу коэффициентіне анықтама беріңдер (күштік немесе энергетикалық). Оның өлшемін алып шығыңдар.
•  Беттік керілу күштері қайда пайда болады? Олардың пайда болуын сапалы түрде түсіндіріңдер. Олар қалай бағытталған? Мысалдар келтіріңдер.
•  Беттік керілу коэффициенті қандай факторларға тәуелді?
•  Беттік-белсенді заттар деген не? Олардың қолданылуына мысалдар келтіріңдер.
•  Беттік керілу коэффициентінің температураға тәуелділігін сапалы түрде түсіндіріңдер. Критикалық температура деген не?
•  Неліктен сыртқы күштер әсер етпегенде, сұйық тамшысының пішіні сфера тәрізді? Түсіндіріңдер.
•  Бұл жұмыстағы беттік керілу коэффициентін анықтау тәсілі туралы айтып беріңдер. Бұл тәсілдің кемшіліктері неде?
•  Жұғу құбылысы жайлы айтып беріңдер. Мысалдар келтіріңдер.
•  Капиллярлық құбылыстар деген не? Жұғу кезінде капиллярлардағы сұйық деңгейінің көтерілу құбылысын түсіндіріңдер. Көтерілу биіктігі немен анықталады?
•  σ орташа мәнін анықтауда абсолют және салыстырмалы қателіктерді қалай анықтайды?