Измерение коэффициента поверхностного натяжения жидкости Данная лабораторная работа относится к разделу “Молекулярная физика”. Сравним плотности жидкостей (воды) и газов (воздуха при нормальных условиях). ρ воды = 1000 кг/м3 Плотность воздуха можно вычислить через молярную массу и молярный объем (поясните эту процедуру). Примерно ρ воздуха = 1 кг/м3. Так как эти значения отличаются примерно в 1000 раз, то в соответствии с формулой плотности (ρ = m/V) расстояния между молекулами воды меньше таковых в воздухе примерно в 10 раз! Ввиду более близкого расположения молекул между ними возникают значительные силы притяжения. Это и является особенностью жидкостей. Так на молекулы в поверхностном слое действует некомпенсированная сила со стороны внутренних слоев.- рис 1. Эта сила, отнесенная к средней площади приходящейся на одну молекулу, создает так называемое МОЛЕКУЛЯРНОЕ ДАВЛЕНИЕ. Р мол = F мол / S. По теоретическим оценкам это давление составляет примерно 11 тыс. атмосфер = 1,1* 109 Па. Расстояние между молекулами воды можно вычислить через число Авогадро, молярную массу и плотность воды: . Оно оказывается примерно равной 3,1*10-10 метра = 3,1 Ангстрема. Площадь же будет равна 9,7*10-20 м2. Поэтому сила указанная на рис.1 составляет примерно 10-10 Ньютона. Коэффициент поверхностного натяжения σ вводят по формуле таким образом, чтобы он мог характеризовать межмолекулярное взаимодействие в жидкостях. Одна из формул это отношение работы А, необходимой для увеличения площади поверхности жидкости на ΔS к этому изменению ΔS: . Минимальное изменение ΔS соответствует площади одной молекулы. Работа необходимая для этого равна произведению силы на межмолекулярное расстояние. Поэтому σ = F*a / a2 = … вычислите это теоретическое значение сигма. Формулу можно применить к случаю макро растяжения поверхности жидкости, когда на нее опускают некий шарик (не смачивающийся жидкостью, и он находится в равновесии). Увеличение площади поверхности жидкости здесь происходит за счет работы силы тяжести А = mg шарика * h. При растяжении поверхности увеличиваются расстояния между молекулами в поверхностном слое и как результат, возникает сила поверхностного натяжения F пов нат (схожая по природе с силой упругости). Сила Fпов нат приложена к контуру (к линии раздела трех сред), направлена по касательной к поверхности и перпендикулярно контуру.
1 год назад