Đề bài - báo cáo thực hành: xác định hệ số căng bề mặt của chất lỏng

Đề bài

Báo cáo thực hành:

Xác định hệ số căng bề mặt của chất lỏng

Lời giải chi tiết

I - MỤC ĐÍCH

- Khảo sát hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng.

- Xác định hệ số căng bề mặt của nước.

II - DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM

1. Lực kế 0,1N có độ chia nhỏ nhất 0,001N.

2. Vòng kim loại (nhôm) có dây treo.

3. Hai cốc nhựa A, B đựng nước, nối thông nhau bằng một ống cao su Silicon (Hình 40.1 SGK).

4. Thước kẹp có độ chia nhỏ nhất 0,1mm, hoặc 0,05; 0,02 mm, Giới hạn đo 150mm (Hình 40.3 SGK).

5. Giá treo có cơ cấu nâng hạ cốc đựng chất lỏng.

III - CƠ SỞ LÍ THUYẾT

Mặt thoáng của chất lỏng luôn có các lực căng, theo phương tiếp tuyến với mặt thoáng. Những lực căng này làm cho mặt thoáng của chất lỏng có khuynh hướng co lại đến diện tích nhỏ nhất. Chúng được gọi là những lực căng bề mặt (hay còn gọi là lực căng mặt ngoài) của chất lỏng.

Có nhiều phương pháp đo lực căng bề mặt. Trong bài này ta dùng một lực kế nhạy (loại 0,1N), treo một chiếc vòng bằng nhôm có tính dính ướt hoàn toàn đối với chất lỏng cần đo (Hình 40.2SGK).

Nhúng đáy vòng chạm vào mặt chất lỏng, rồi kéo lên mặt thoáng. Khi đáy vòng vừa được nâng lên trên mặt thoáng, nó không bị bứt ngay ra khỏi chất lỏng: một màng chất lỏng xuất hiện, bám quanh chu vi ngoài và chu vi trong của vòng, có khuynh hướng kéo vòng vào chất lỏng. Lực Fcdo màng chất lỏng tác dụng vào vòng đúng bằng tổng lực căng bề mặt của chất lỏng tác dụng lên chu vi ngoài và chu vi trong của vòng.

Do vòng bị chất lỏng dính ướt hoàn toàn, nên khi kéo vòng lên khỏi mặt thoáng và có một màng chất lỏng căng giữa đáy vòng và mặt thoáng, thì lực căng Fccó cùng phương chiều với trọng lực P của vòng. Giá trị lực F đo được trên lực kế bằng tổng của hai lực này:

F = Fc+ P

Đo P và F ta xác định được lực căng bề mặt Fctác dụng lên vòng.

Gọi L1là chu vi ngoài và L2là chu vi trong của chiếc vòng, ta tính được hệ số căng bề mặt σ của chất lỏng ở nhiệt độ nghiên cứu theo công thức:

\(\sigma = \frac{{{F_c}}}{{{L_1} + {L_2}}} = \frac{{F - P}}{{\pi \left( {D + d} \right)}}\)

ở đây D và d là đường kính ngoài và đường kính trong của vòng

IV - GIỚI THIỆU DỤNG CỤ ĐO

1. Chiếc vòng nhôm dùng trong thí nghiệm này là loại vật rắn có tính dính ướt hoàn toàn đối với chất lỏng cần nghiên cứu (nước). Trước khi đo cần lau sạch các chất bẩn bám vào mặt vòng, để có kết quả đo chính xác.

2. Thước kẹp dùng đo chu vi ngoài và chu vi trong của chiếc vòng.

Thước kẹp: gồm thước chính và du xích.

- Đọc phần chính (trên thước chính);

- Đọc phần lẽ: vạch trùng x độ chia nhỏ nhất(trên du xích);

- Kết quả: phần chính + phần lẻ.