ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7
Тема: «Свойства жидкостей: поверхностное натяжение, смачивание, капиллярность»
Цель: изучить свойства жидкости: поверхностное натяжение, смачивание и капиллярность.
Оборудование: стаканы с холодной и горячей водой, баночка с тальком, кусочек мыла, пластилин, петля проволочная,,пипетка, различные тела, которые смачиваются и не смачиваются водой (стеклянная пластина, парафиновая свеча, бумага, техническая бумага и др.), капилляр, линейка.
Теоретическая часть
Свободная поверхность жидкости стремится сократиться до минимальных размеров. Свойство поверхности жидкости сокращаться объясняется существованием силы поверхностного натяжения. Сила поверхностного натяжения - это сила, действующая вдоль всей свободной поверхности жидкости, перпендикулярно к линии ограничивающей поверхность и направленная внутрь жидкости: 
, где 
- длина поверхностного слоя жидкости, 
- коэффициент поверхностного натяжения [Н/м], характеризует свободную поверхность самой жидкости.
Жидкость взаимодействует и с газами, и с поверхностями твердого тела. С силой взаимодействия между молекулами жидкости и твердого тела связаны явления смачивания и не смачивания.
вогнутый мениск 1) Если сила взаимодействия между молекулами жидкости и поверхностью твердого тела больше силы взаимодействия между молекулами этой жидкости, то жидкость смачивает твёрдую поверхность (см. рис.), а так же O – краевой угол удовлетворяет условию O < 90°
выпуклый мениск 2) Если сила взаимодействия между молекулами жидкости и поверхности твердого вещества меньше силы взаимодействия между молекулами этой жидкости, то жидкость не смачивает твёрдую поверхность (см. рис.), а краевой угол - O > 90°.
|
|
Например: -не смачивается чистой водой бумага, обработанная маслом.
- смачивается чистой водой поверхность обезжиренного стекла.
Капилляр – очень узкая трубка (от латинского «капилля» – волос) – трубка с малым внутренним диаметром.
Капиллярность – подъём или опускание жидкости в капилляре, причиной которого является явление смачивания и не смачивания.
Высота подъёма или опускания (h) зависит от рода жидкости (ее плотности, коэффициента поверхностного натяжения) и радиуса капилляра, что видно из формулы:
где s - коэффициент поверхностного натяжения жидкости;
r – внутренний радиус трубки;
r - плотность жидкости; g = 9,8 м/с2
Наблюдение и объяснение этих свойств жидкости и есть основная задача работы.
Практическая часть
I часть: Исследование зависимости коэффициента поверхностного натяжения от температуры и от наличия примесей в воде.
1. Опустите проволочную петлю в стакан с водой, а затем осторожно выньте так, чтобы в петле образовалась плёнка (проделайте опыт с холодной и горячей водой).
| Почему образовалась водяная плёнка в петле? Какая сила удерживает воду в петле? Как зависит эта сила от температуры воды? |
2.Скатайте из пластилина шарик диаметром 1,5-1,8 см, опустите его при помощи проволочной петли сначала в холодную воду, а затем в горячую (ненадолго).
| Как повела себя холодная и горячая вода на поверхности пластилина? Объясните итоги увиденного. |
|
|
3.Просейте тальк на поверхность холодной воды. Коснитесь поверхности воды кусочком мыла.
| Опишите итоги опыта с тальком. Объясните его. |
Контрольные вопросы для I опыта:
1. Как коэффициент поверхностного натяжения воды зависит от температуры?
2. Из крана самовара падают капли. Когда эти капли более тяжёлые: когда вода горячая или когда она остыла? Почему?
3. Как заставить плавать иглу на поверхности жидкости? Почему это возможно? Что необходимо сделать для того, чтобы облегчить задачу?