Kuidas mõõta pindpinevust

Sisu

Sammud
Meetod 1 /3: Kiikvarre kasutamine
Meetod 2/3: kapillaariefektiga
Meetod 3/3: mündi abil suhtelise pindpinevuse määramine
Mida sul vaja on

Pindpinevus kirjeldab vedeliku võimet gravitatsioonile vastu seista. Näiteks moodustab lauaplaadi vesi tilgad, kuna veemolekulid tõmbuvad üksteise poole, mis on raskusjõu vastu. Pindpinevusest tulenevalt võib raskemaid esemeid, näiteks putukaid, veepinnale hoida. Pindpinevust mõõdetakse jõuga (N) jagatuna ühiku pikkusega (m) või energiaga pinnaühiku kohta. Jõud, millega veemolekulid suhtlevad (sidusjõud) tekitab pingeid, mille tulemuseks on veepiisad (või muud vedelikud). Pindpinevust saab mõõta mõne lihtsa esemega, mida leidub peaaegu igas kodus, ja kalkulaatoriga.

Sammud

Meetod 1 /3: Kiikvarre kasutamine

1 Kirjutage pindpinevuse võrrand. Selles katses on pindpinevuse määramise võrrand järgmine: F = 2Sd, kus F - jõud njuutonites (N), S - pindpinevus njuutonites meetri kohta (N / m), d on katses kasutatud nõela pikkus. Väljendame pindpinevust sellest võrrandist: S = F / 2d.
- Jõud arvutatakse katse lõpus.
- Enne katse alustamist mõõta joonlauaga nõela pikkus meetrites.
2 Ehitage väike kiik. Selles katses kasutatakse pindpinevuse määramiseks kiikvarre ja väikest nõela, mis hõljub veepinnal.Klapihoova konstruktsiooni tuleb hoolikalt kaaluda, kuna tulemuse täpsus sõltub sellest. Võite kasutada erinevaid materjale, peamine on teha horisontaalne riba millestki kõvast: puidust, plastist või paksust papist.
- Tehke kindlaks varda keskpunkt (näiteks õlgedest või plastist joonlaud), mida kavatsete risttalana kasutada, ja puurige või lööge sellesse auku; see on risttala tugipunkt, mille juures see vabalt pöörleb. Kui kasutate plastikust õlgi, torgake see lihtsalt tihvti või naelaga läbi.
- Puurige või lööge risttala otstesse augud nii, et need oleksid keskelt võrdselt kaugel. Lükake niidid läbi aukude, et kaalutops ja nõel riputada.
- Vajadusel toesta tala raamatute või muude piisavalt kõvade esemetega, et tala oleks horisontaalne. On vaja, et risttala pöörleks vabalt ümber selle keskele kinni jäänud naela või varda.
3 Võtke tükk alumiiniumfooliumi ja rullige see kasti või alustassi kujuliseks. Pole üldse vajalik, et sellel alustassil oleks tavaline ruudukujuline või ümar kuju. Täidate selle veega või mõne muu raskusega, nii et veenduge, et see kaalu vastu peab.
- Riputage riba ühest otsast plekkfooliumkarp või alustass. Tehke taldriku servadele väikesed augud ja keerake need läbi, nii et alustass ripub latti.
4 Riputage nõel või kirjaklamber riba teisest otsast horisontaalselt. Siduge nõel või kirjaklamber horisontaalselt riba teisest otsast rippuva niidi külge. Katse õnnestumiseks on vaja nõel või kirjaklamber paigutada täpselt horisontaalselt.
5 Asetage ribale midagi, näiteks plastiliini, et tasakaalustada alumiiniumfooliumist anumat. Enne katse alustamist on vaja veenduda, et risttala asub horisontaalselt. Fooliumist alustass on nõelast raskem, nii et taldriku küljel olev latt langeb alla. Kinnitage riba vastasküljele piisavalt plastiliini nii, et see oleks horisontaalne.
- Seda nimetatakse tasakaalustamiseks.
6 Asetage rippuv nõel või kirjaklamber veeanumasse. See samm nõuab täiendavaid jõupingutusi, et asetada nõel veepinnale. Veenduge, et nõel ei vajuks vette. Täitke anum veega (või muu tundmatu pindpinevusega vedelikuga) ja asetage see rippuva nõela alla nii, et nõel oleks otse vedeliku pinnal.
- Veenduge, et nõela hoidev köis jääks oma kohale ja oleks piisavalt pingul.
7 Kaaluge väikesel skaalal mõni tihvt või väike kogus mõõdetud tilka vett. Lisate jalas oleva alumiiniumist taldrikule ühe tihvti või ühe tilga vett. Sellisel juhul on vaja teada täpset kaalu, millega nõel veepinnalt lahti tuleb.
- Loendage tihvtide või veepiiskade arv ja kaaluge neid.
- Määrake ühe tihvti või tilga vee kaal. Selleks jagage kogumass tihvtide või tilkade arvuga.
- Oletame, et 30 tihvti kaaluvad 15 grammi, seejärel 15/30 = 0,5, see tähendab, et üks tihvt kaalub 0,5 grammi.
8 Lisage tihvte või veetilku ükshaaval alumiiniumfooliumist alustassi, kuni nõel tuleb veepinnalt maha. Lisage järk -järgult üks tihvt või tilk vett. Jälgige nõela hoolikalt, et mitte kaotada hetke, kui see pärast järgmist kaalutõusu veest lahti tuleb. Kui nõel on vedeliku pinnalt lahti tulnud, lõpetage tihvtide või veepiiskade lisamine.
- Loendage tihvtide või veepiiskade arv, mille tõttu varda vastasotsas olev nõel veepinnalt maha tuli.
- Kirjutage tulemus üles.
- Täpsemate tulemuste saamiseks korrake katset mitu (5 või 6) korda.
- Arvutage saadud tulemuste keskmine. Selleks lisage kõikides katsetes tihvtide arv ja jagage kogus katsete arvuga.
9 Teisendage tihvtide arv tugevuseks. Selleks korrutage grammide arv 0,00981 N / g. Pindpinevuse arvutamiseks peate teadma jõudu, mis on vajalik nõela tõstmiseks veepinnalt. Kuna lugesite jõu määramiseks eelmises etapis tihvtide kaalu, peate selle kaalu lihtsalt korrutama 0,00981 N / g -ga.
- Korrutage alustassis olevate tihvtide arv ühe tihvti kaaluga. Näiteks kui panete 5 tihvti, millest igaüks kaalub 0,5 grammi, on nende kogumass 0,5 grammi / tihvt = 5 x 0,5 = 2,5 grammi.
- Korrutage grammide arv koefitsiendiga 0,00981 N / g: 2,5 x 0,00981 = 0,025 N.
10 Ühendage need väärtused võrrandiga ja leidke otsitav väärtus. Katse käigus saadud tulemusi saab kasutada pindpinevuse määramiseks. Lihtsalt sisestage leitud väärtused ja arvutage tulemus.
- Ütleme ülaltoodud näites, et nõela pikkus on 0,025 meetrit. Asendades väärtused võrrandisse ja saame: S = F / 2d = 0,025 N / (2 x 0,025) = 0,05 N / m. Seega on vedeliku pindpinevus 0,05 N / m.

Meetod 2/3: kapillaariefektiga

1 Lugege kapillaarefekti kohta. Kapillaarsete nähtuste mõistmiseks tuleb kõigepealt tutvuda adhesiooni ja ühtekuuluvuse jõududega. Adhesioon põhjustab vedeliku kleepumist kõvale pinnale, näiteks klaasile. Ühtekuuluvusjõu mõjul tõmbuvad vedeliku molekulid üksteise poole.Kleepumis- ja ühtekuuluvusjõudude koosmõju põhjustab vedeliku õhukeste torude tõusu.
- Toru vedeliku tõusu kõrguselt saab arvutada selle vedeliku pindpinevuse.
- Ühtekuuluvad jõud põhjustavad pinnale mullide ja tilkade teket. Kui vedelik puutub kokku õhuga, tõmbuvad vedeliku molekulid üksteise poole, mille tulemusel moodustub mull.
- Kleepumine viib meniski moodustumiseni, mis on märgatav vedeliku kokkupuutepunktides klaasi seintega. Meniski nõgus kuju on palja silmaga nähtav.
- Kapillaarefekti näide on vedeliku tõstmine õlgedesse, mis asetatakse klaasi vette.
2 Kirjutage võrrand pindpinevuse määramiseks. Pindpinevus arvutatakse järgmiselt: S = (ρhga / 2), kus S - pind pinevus, ρ - uuritava vedeliku tihedus, h - vedeliku tõusu kõrgus torus, g - raskuskiirendus vedelikku mõjutava raskusjõu mõjul (9,8 m / s), a on kapillaartoru raadius.
- Andmete asendamisel sellesse võrrandisse veenduge, et need oleksid väljendatud meetermõõdustikes: tihedus kg / m, kõrgus ja raadius meetrites, raskusjõust tingitud kiirendus m / s.
- Kui vedeliku tihedust ei ole ette antud, võib selle leida käsiraamatust või arvutada valemiga tihedus = mass / maht.
- Pindpinevust mõõdetakse njuutonites meetri kohta (N / m). Newton võrdub 1 kg * m / s. Mõõtühikute iseseisvaks määramiseks asendage need lihtsalt võrrandisse ilma arvväärtusteta: S = kg / m * m * m / s * m. Kui vähendame lugejat ja nimetajat kahe meetri võrra, saame 1 kg * m / s / m, see tähendab 1 N / m.
3 Valage anumasse tundmatu pindpinevusega vedelik. Võtke madal plaat või kauss ja valage vedelik sellesse nii, et see kataks põhja 2–3 sentimeetrit. Vedeliku kogus ei loe, peamine on see, et on selgelt näha, kui palju see kapillaartorus tõuseb.
- Kui kavatsete katsetada erinevate vedelikega, puhastage ja kuivatage plaat enne teise vedeliku valamist või kasutage iga kord erinevat anumat.
4 Kastke puhas õhuke toru vedelikku. Selle toru vedeliku tõusu kõrguselt määrate pindpinevuse.Hoidke torud puhtana, et näeksite selgelt, kui kõrgele vedelik tõuseb tassis üle oma taseme. Lisaks peab torul olema pidev raadius.
- Raadiuse mõõtmiseks asetage lihtsalt joonlaud toru ülaosa vastu ja määrake läbimõõt. Seejärel jagage läbimõõt 2 -ga ja leiate raadiuse.
5 Mõõtke plaadi kõrgus, kui vedelik on tõusnud oma tasemest kõrgemale. Liigutage joonlaua serv salve vedeliku pinnale ja määrake, kui kõrgele vedelik on torus tõusnud. Vesi torus tõuseb, kuna pindpinevuse tõstejõud ületab raskusjõu.
6 Ühendage need väärtused võrrandisse ja tehke arvutused. Kui olete kõik vajalikud väärtused kindlaks määranud, ühendage need võrrandiga ja leidke pindpinevus. Õige tulemuse saamiseks teisendage kindlasti kõik väärtused mõõtühikuteks.
- Oletame, et mõõdame vee pindpinevust. Vee tihedus on umbes 1 kg / m3 (selles näites kasutame ligikaudseid väärtusi). Gravitatsioonist tingitud kiirendus on 9,8 m / s. Olgu toru raadius 0,029 m ja vesi on tõusnud 0,5 m kõrgusele. Milline on vee pindpinevus?
- Asenda saadud väärtused võrrandisse ja saada: S = (ρhga / 2) = (1 x 9,8 x 0,029 x 0,5) / 2 = 0,1421 / 2 = 0,071 J / m.

Meetod 3/3: mündi abil suhtelise pindpinevuse määramine

1 Koguge kõik, mida vajate. Selle katse jaoks vajate silmatilk, kuiv münt, vesi, väike kauss, nõudepesuvahend, taimeõli ja rätik. Kõiki neid võib leida kodus või osta kohalikus kaupluses. Saate hakkama ilma nõudepesuvahendita ja taimeõlita, kuid võrdlemiseks vajate mõnda erinevat vedelikku.
- Enne katse alustamist veenduge, et münt on puhas ja kuiv. Kui kasutate märga münti, saate ebatäpseid tulemusi.
- See katse ei võimalda pindpinevust arvutada; seda saab kasutada ainult erinevate vedelike pindpinevuse võrdlemiseks.
2 Tilgutage mündi pinnale üks tilk vedelikku korraga. Asetage münt rätikule või muule niiskele pinnale. Võtke esimene vedelik pipetti ja seejärel tilgutage aeglaselt mündile üks tilk. Seda tehes loendage tilgad. Jätkake, kuni vedelik voolab väljapoole münti.
- Märkige üles, mitu tilka kulus, et vedelik mündist välja valguks.
3 Korrake seda protseduuri erinevate vedelikega. Puhastage ja kuivatage münt iga kord, kui vedelikku vahetate. Kuivatage ka pind, millele münt asetate. Kasutage erinevaid pipette või puhastage pipett enne uut katset.
- Proovige lisada vette nõudepesuvahendit, seejärel tilgutage vett mündile ja vaadake, kas pindpinevus muutub.
4 Võrrelge müntide täitmiseks erinevate vedelike jaoks vajalike tilkade arvu. Proovige sama vedelikuga katset mitu korda korrata, et näha, kas tulemused on täpsed. Tulemuste keskmine: lisage tilkade arv erinevates katsetes ja jagage kogus katsete arvuga. Kirjutage üles, mitu tilka kulus erinevatel vedelikel mündi täitmiseks.
- Mida rohkem tilka antud vedelikku on vaja mündi täitmiseks, seda suurem on selle vedeliku pindpinevus.
- Nõudepesuvahend vähendab vee pindpinevust; selle lisamine võtab mündi täitmiseks vähem tilku.