• 
  Опыт «Плато»
  

Если взять смесь воды и спирта и поместить в нее каплю жидкого масла, то в какой-то момент сила тяжести уравновесится силой Архимеда и образовавшийся масляный шар, свободно покоящийся в смеси. Этот шар от разлета по молекулам удерживает сила поверхностного натяжения. Устранить действие силы тяжести при изучении поверхностного натяжения жидкостей впервые догадался в середине прошлого века бельгийский ученый Ж. Плато, свой метод Плато применил для исследования различных явлений.[6]

1.2. Роль поверхностного натяжения

Роль поверхностного натяжения в жизни очень разнообразна. Осторожно положите иглу на поверхность воды. Поверхностная пленка прогнется и не даст игле утонуть. По этой же причине легкие водомерки могут быстро скользить по поверхности воды, как конькобежцы по льду. Прогиб пленки не позволит выливаться воде, осторожно налитой в достаточно частое решето. Так что можно «носить воду в решете».

Это показывает, как трудно порой, даже при желании сказать настоящую бессмыслицу. Ткань– это то же решето, образованное переплетением нитей.

Поверхностное натяжение сильно затрудняет просачивание воды сквозь не

и потому она не промокает насквозь мгновенно.

В своем стремлении сократиться поверхностная пленка придала бы

Рис. 3. Водомерка на жидкости сферическую форму, если бы не тяжесть. Чем меньше капелька

поверхности воды тем большую роль играют поверхностные силы по сравнению с объемными (тяготением). Поэтому маленькие капельки росы близки по форме к шару. При свободном падении возникает состояние невесомости, и поэтому дождевые капли почти строго шарообразны. Слабый дождик промочил бы нас насквозь. Из-за преломления солнечных лучей в этих каплях возникает радуга. Не будь капли сферическими, не было бы, как показывает теория, и радуги.

Существуют целые виды насекомых мелких и паукообразных, передвигающихся за счет поверхностного натяжения:

1. Муравей, пытающийся напиться из капли росы. Капля «сминается», но сила поверхностного натяжения не дает насекомому проникнуть в нее языком. Это вода, которая не течет, вода, которую трудно пить.

2. Наиболее известны водомерки, которые опираются на воду кончиками лап. Сама же лапка покрыта водоотталкивающим налетом. Поверхностный слой воды прогибается под давлением лапки, но за счет силы поверхностного натяжения водомерка остается на поверхности.

---

• 
  Без этих сил мы не могли бы писать чернилами. Обычная ручка не зачерпнула бы чернил из чернильницы, а автоматическая сразу же поставила бы большую кляксу, опорожнив весь свой резервуар;
  
• 
  Нельзя было бы намылить руки: пена не образовалась бы;
  
• 
  Нарушился бы водный режим почвы, что оказалось бы гибельным для растений;
  
• 
  Пострадали бы важные функции нашего организма.
  

Глава II. Практическая часть

2.1. Изучение влияния температуры, примесей и их концентрации на поверхностное

натяжение жидкостей

Опыт №1. Вычисление коэффициента поверхностного натяжения жидкости

Цель: рассчитать коэффициент поверхностного натяжения жидкости; выяснить, как изменяется коэффициент поверхностного натяжения при увеличении концентрации моющего средства.

Приборы и материалы: вода, моющее средство «Fairy», весы чашечные , набор разновесов, песок, нитки, пластилин, небольшой кусок проволоки, стеклянный сосуд, лабораторные стаканы.

Ход работы: 1. Закрепить весы в лапке штатива и уравновесить их с помощью кусочка пластилина.(Приложение1)
2.Взять проволоку и согнуть ее в двух местах, одинаково удаленных от концов.
3.К центру проволочки прикрепить ниточку и повесить на левую чашу весов.
4.Раствор моющей жидкости (разного процентного соотношения) поместить под чашей весов с проволочкой так, чтобы проволочка полностью погрузилась в раствор.
5.Постепенно подсыпать песочек в противоположную чашу весов.
6. Как только мыльная пленка, тянущаяся за проволочкой лопнет, перестать сыпать песок и взвесить его.

Расчёты:
Масса чистой воды-200 г, масса песка - 18,168 г; вес песка – 18,168 · 10 ˉ³ Н (P=mg), ширина плёнки-0,06 м
F= P – P_п = 18,1 68 · 10 ˉ³ - 10 · 10 ˉ³ = 8, 168 · 10 ˉ³ (Н)
P_п – вес проволочки «П» образной формы.
σ – коэффициент поверхностного натяжения.
σ = F/2l = 69,8·10ˉ³ Н/м-для чистой воды

Таблица1

Результаты опытного определения коэффициента поверхностного натяжения воды

при увеличении концентрации моющего средства

№ Опыта	l,м	F,Н	σ= F/2l,Н/м	σср.
1.	0.06	4.5*10ˉ³	37.5*10ˉ³	34.4*10ˉ³
2.	0.06	4*10ˉ³	33.3*10ˉ³
3.	0.06	3.9*10ˉ³	32.5*10ˉ³

---

Вывод:
1. Вычислили поверхностное натяжение чистой воды и растворов моющей жидкости разной концентрации.
2. Составили таблицу значений с учётом погрешности измерений и представили их в виде диаграммы. (Приложение2)
3. В справочнике по физике А.С. Еноховича узнали истинное значение σ воды -72,75 мН/м и сравнили с результатом, полученным экспериментально.
4.При сравнении полученных значений коэффициента поверхностного натяжения с табличными данными для чистой воды σ = 0,0728 н/м, можно сделать вывод, что примесь в воде снижает ее коэффициент поверхностного натяжения.


Опыт№2. Вычисление поверхностного натяжения раствора моющей жидкости

методом капель

Цель: проверить достоверность результатов полученных в опыте 1.

установить зависимость коэффициента поверхностного натяжения раствора от

концентрации моющего средства.
Приборы и материалы: стеклянные лабораторные стаканы, штангенциркуль, весы, стеклянная трубка с наконечником, клин измерительный, раствор моющего средства, вода.

Ход работы: 1. Собрала установку .(Приложение3)

2.Измерила внутренний диаметр стеклянной трубки наконечника с помощью иглы и

штангенциркуля.

3.Определила массу пустого стакана для сбора капель.

4.Подставила под капельницу сосуд и, плавно открывая кран, добилась медленного отрывания капель (30-40 капель в минуту).

5.Подставила пустой взвешенный стакан и отсчитала 100 капель.

6.Взвесила стакан и вычислила массу вылившегося раствора.

7.Повторила опыт с растворами разной концентрации, исследуемых растворов бралась:

2мл средств на 50 мл воды.

8.Повторила опыт, меняя температуру раствора.

9.Вычислила поверхностное натяжение по формуле

σ=Мg/nπD,Н/м

M - масса вылившегося раствора,

g - модуль ускорения свободного падения; g =9,8 м/с²

n - число капель ; n =100

D- внутренний диаметр стеклянной трубки наконечника d = 1,3мм.

Результаты измерений и вычислений занесла в таблицу:

Таблица 2

Результаты опытного определения коэффициента поверхностного натяжения воды

при увеличении концентрации моющего средства

№ Опыта	М1, кг	М2, кг	М, кг	n,1	D,м	σ=Мg/nπD,Н/м	σ ср.
1.	0.055	0.0565	0.0015	100	0.0013	0,037	0.031
2.	0.055	0.0563	0.0013	100	0.0013	0,031
3.	0.055	0,0561	0.0011	100	0.0013	0.026

---

Вывод:

1.Проверили достоверность результатов полученных в опыте .

2.Наблюдается зависимость между концентрацией раствора и коэффициентом поверхностного натяжения, чем меньше концентрация, тем больше коэффициент поверхностного натяжения.
Таблица3

Результаты зависимости коэффициента поверхностного натяжения

от температуры

№ опыта	Масса М, кг.	Температура t, °C	Коэффициент поверхностного натяжения мН/м
1.	0,0015	25	37,2
2.	0,0047	35	35,3
3.	0,0042	55	34,1

Вывод:
1. Составили таблицу значений зависимости коэффициента поверхностного натяжения от температуры и представили их в виде графика.(Приложение4).
2. Поверхностное натяжение уменьшается с повышением температуры, т. к. силы сцепления жидкости уменьшаются при повышении температуры.

Наблюдения изменения поверхностного натяжения

Цель: убедится в том, изменение (уменьшение) поверхностного натяжения зависит от введения примесей.

Приборы и материалы: кристаллизатор ,стеклянная трубка, мыло, сахар.

Ход работы:1. В кристаллизатор наливаем воды.

2. На поверхность воды равномерно насыпаю порошок молотого перца.

3. На воде прикасаюсь палочкой, смоченной в мыле.



Наблюдается быстрое перемещение частичек порошка к краям кристаллизатора,

в середине появляется « окно».
Вывод: То обстоятельство, что на поверхности воды образуется пленка раствора мыла, а следовательно, молекулы воды уходят вглубь, означает, что силы,

---

втягивающие молекулы воды внутрь, больше, чем силы, втягивающие молекулы мыла; отсюда следует, что работа по вытягиванию молекул воды на поверхность больше, т. е. поверхностное натяжение чистой воды больше поверхностного натяжения раствора мыла.

Наблюдения изменения поверхностного натяжения.
Цель: убедится в том, изменение ( повышение) поверхностного натяжения зависит от введения примесей.

Приборы и материалы: кристаллизатор, вода, щепочка, сахарный леденец.

Ход работы:1. В кристаллизатор наливаем воды.

2. Положили на поверхность воды щепочку.

3. Сахарным леденцом касаемся поверхности воды.






Наблюдаем медленное перемещение лучинки к сахарному леденцу.

Вывод: Введение примесей так же влияет на поверхностное натяжение.

При введении поверхностно активных веществ(мыло, растворители) , то поверхностное

натяжение уменьшается.

При введении вязких веществ(сахара)-увеличивается.[3,4]

2.2. Использование результатов исследования в практической деятельности
Умение измерять и менять поверхностное натяжение имеет практическое значение.

• 
  По поверхностному натяжению сыворотки крови можно диагностировать болезни
  
• 
  печать на полимерных плёнках
  
• 
  в полиграфии добиваться хорошего «смачивания» бумаги печатными красками
  
• 
  при отливке небольших сферических форм, например ружейной дроби
  
• 
  в пищевой технологии определять качество молока
  
• 
  сбор нефти с поверхности небольших акваторий
  
• 
  при изготовлении толя
  
• 
  при пайке радиодеталей
  
• 
  в процессах, происходящих в невесомости
  
• 
  флотации, пропитки пористых материалов, нанесения покрытий, моющего действия, порошковой металлургии
  

• 
  Результаты моих исследований в помощь ученикам и учителям при изучении темы поверхностное натяжение в жидкостях, а так же при подготовке к олимпиадам, экзаменам.
  
• 
  Создание экспериментального материала к урокам физики (варианты и способы выполнения экспериментальных исследований по определению коэффициента поверхностного натяжения).
  
• 
  экспериментальные наработки актуальны, прежде всего, из-за возможности наблюдения таких физических процессов и явлений, которые возможно провести в классе, дома
  

---

Смотрите также файлы

• Корпоративные правоотношения.docx

• Правила безопасности для опасных производственных объектов магистральных трубопроводов.docx

• Землетрясение, как стихийное бедствие.doc

• Методические указания Оформить индивидуальный график (план) практики, на основании.docx

• Методическая разработка внеклассного мероприятия Знай наших для специальности 13. 02. 02 Теплоснабжение и теплотехническое оборудование.docx