Cum se măsoară tensiunea superficială

Tensiunea de suprafață este capacitatea unui lichid de a rezista forței de gravitație. De exemplu, pe o masă, apa formează picături, deoarece moleculele de apă de pe suprafață sunt grupate împotriva forței gravitaționale. Tensiunea superficială cauzează un obiect de densitate mai mare, cum ar fi o insectă, să plutească pe suprafața apei. Pentru a măsura tensiunea superficială, veți obține cantitatea de forță (N) exercitată asupra unei unități, cum ar fi lungimea (m), sau puteți obține și cantitatea de energie dintr-o zonă măsurată. Tensiunea este cauzată de forțele exercitate de moleculele de apă unul pe altul (numite și forțe coezive), care determină ca picăturile de apă sau orice alt lichid să aibă acea formă particulară. Puteți utiliza câteva articole de uz casnic și un calculator pentru măsurarea tensiunii de suprafață.

pași

2

Construiți un fascicul de echilibru mic. Pentru a măsura tensiunea superficială în acest experiment, se va folosi un fascicul de echilibru și un ac mic care plutește pe suprafața apei. Pentru ca rezultatele să fie corecte, trebuie să construiți bine fasciculul echilibrului, pentru care puteți folosi diferite materiale. Cu toate acestea, trebuie să vă asigurați că bara centrală este realizată dintr-un material puternic, cum ar fi lemn, plastic sau carton dens.

3

Creați o cutie sau o placă prin plierea unei bucăți de folie de aluminiu. Nu trebuie să creați o formă precisă sau rotundă, dar trebuie să vă asigurați că este suficient de puternică, deoarece veți umple acest recipient cu apă sau plasați o altă greutate acolo.

4

Utilizați șirul pentru a agăța un ac sau o agrafă de hârtie orizontal la celălalt capăt al barei. Pe de altă parte, legați un capăt al șirului de o cârpă de hârtie sau un ac astfel încât să se extindă complet, deoarece acest experiment va funcționa numai dacă clema sau acul de hârtie se află în poziție orizontală.

5

Echilibrați recipientul de aluminiu plasând o bucată de material cum ar fi lut pe bara. Trebuie să vă asigurați că bara este complet chiar înainte de a începe experimentul. Deoarece recipientul va cântări mai mult decât acul, bara se va înclina în acea parte, așa că trebuie să plasați o cantitate suficientă de lut pe cealaltă parte a barei pentru ao echilibra.

6

Introduceți acul sau clema de hârtie pe care ați atârnat-o de la bară într-un recipient umplut cu apă. Acul trebuie să fie în partea de sus a suprafeței apei, astfel încât acest pas poate necesita efort suplimentar. Asigurați-vă că acul nu este scufundat în apă. Umpleți un recipient cu apă (sau orice alt lichid a cărui tensiune de suprafață doriți să îl aflați) și plasați-l sub ac. Containerul trebuie să se afle la o distanță suficientă de ac, astfel încât să se poată odihni direct pe suprafața lichidului.

7

Utilizați o scară poștală mică pentru a cântări mai mulți pini sau mai multe picături măsurate de apă. Trebuie să așezați unul câte unul pe ace sau pe picături de apă în recipientul de aluminiu pe care l-ați construit. Pentru a face acest calcul, trebuie să cunoașteți greutatea exactă necesară ridicării acului și separarea lui de apă.

8

Așezați aceștia sau picăturile de apă unul câte unul în recipientul de aluminiu. Fă-o până când acul se separă de suprafața apei. Introduceți încet un ștuț sau o picătură de apă în recipientul de aluminiu. Faceți-i un pic sau o picătură de apă la un moment dat. Acordați o atenție deosebită acului de fiecare dată când adăugați mai multă greutate pentru a vedea dacă se separă de apă. Când acul se oprește în contact cu suprafața apei, opriți adăugarea mai multor știfturi sau picături de apă.

9

Înmulțiți greutatea în grame cu 0,00981 N / g pentru a transforma numărul de ace într-o forță. Pentru a calcula tensiunea superficială, aveți nevoie de cantitatea totală de forță necesară acului pentru a se separa de suprafața lichidului. Puteți folosi factorul de conversie 0,00981 N / g pentru a face acest calcul cu ușurință pentru că ați obținut greutatea pinilor din pasul anterior.

10

Înlocuiți variabilele în ecuație și rezolvați-le. Puteți găsi forța în ecuație prin măsurătorile pe care le-ați obținut în experiment. Pentru aceasta, înlocuiți fiecare valoare cu variabila corespunzătoare și folosiți ordinea operațiilor pentru a rezolva ecuația.

2

Setați ecuația pentru a găsi tensiunea superficială. Acest lucru se poate găsi prin intermediul ecuației S = (ρhga / 2), unde S este tensiunea superficială, ρ este densitatea lichidului pe care doriți să îl măsurați, h este înălțimea la care ajunge lichidul în tub, g este accelerația datorată gravitației care acționează asupra lichidului (9,8 m / s) și a este raza tubului capilar.

3

Umpleți un recipient cu un lichid a cărui tensiune superficială doriți să o calculați. Umpleți recipientul la o înălțime de aproximativ 2,5 cm (1 inch), utilizând o farfurie sau vas mic. Nu contează cât de mult lichid adăugați atâta timp cât îl vedeți că apare în mod clar prin tubul capilar.

4

Introduceți un tub subțire transparent în lichid. Aici veți lua măsurătorile pentru a calcula tensiunea superficială. Este important ca tubul să fie transparent pentru a vă permite să observați cât de departe ajunge lichidul deasupra nivelului recipientului. Tubul trebuie să aibă același lucru radio în toată lungimea sa.

5

Măsurați cât de mare este lichidul din tub care ajunge deasupra recipientului. Plasați fundul unei rigle doar la nivelul lichidului din recipient pentru a măsura cât de mare a fost lichidul introdus în tub. Apa se ridică din cauza forței exercitate în sus de tensiunea superficială, care este mai mare decât forța exercitată în jos de gravitație.

6

Înlocuiți valorile pe care le-ați obținut în ecuație și rezolvați-le. După obținerea tuturor variabilelor de care aveți nevoie, le puteți înlocui în formulă și puteți obține tensiunea superficială. Pentru a rezolva problema în mod corect, asigurați-vă că ați convertit toate valorile la sistemul metric.

2

Aruncați o picătură de lichid la un moment dat pe monedă. Plasați moneda pe un prosop sau pe orice altă suprafață pe care nu vă deranjează să vă udați. Apoi, umpleți picurătorul cu primul lichid și lăsați-l să cadă picătură cu picătură pe monedă. Numărați câte picături de monedă este umplută până la scurgeri de lichid.

3

Repetați experimentul cu un alt lichid. După ce ați degustat un lichid și încercați altul, curățați și uscați moneda foarte bine. Înainte de repetarea experimentului, uscați și suprafața în care a apărut moneda în timpul experimentului anterior. Curățați picuratorul între fiecare experiment sau folosiți unul diferit pentru fiecare lichid.

4

Comparați câte picături din fiecare lichid sunt necesare pentru umplerea monedei. Puteți face experimentul de mai multe ori cu același lichid pentru a vă asigura că obțineți un rezultat precis. Apoi, calculați media tuturor experimentelor adăugând rezultatele și împărțind-le cu numărul de experimente pe care le-ați efectuat. Scrieți care lichide au nevoie de cele mai multe picături pentru a umple moneda și care au nevoie de cea mai mică cantitate.