Оцените время отскока капли (то есть время контакта капли с поверхностью) в зависимости от ее радиуса и скорости ее падения.
Методические указания. 1.Капиллярные трубки пронумеруйте
Приборы и материалы: различные виды жидкостей вода чистая, вода талая, вода минеральная, водный раствор сахара, водный раствор соли, молоко, масло подсолнечное, кока-кола , медицинский шприц, весы, набор разновесов, стеклянный сосуд, лабораторные стаканы, штангенциркуль. Собрать экспериментальную установку Приложение, фотография 2. Измерить температуру различных жидкостей, дождаться установления теплового баланса талой воды с температурой воздуха в комнате, температурой других жидкостей. Определить m 2 массу сосуда с капельками жидкости. Найти массу одной капельки жидкости: На основе формулы [1] рассчитать значение коэффициента поверхностного натяжения различных жидкостей. Данные эксперимента занести в таблицу Приложение, таблица 1. Полученные результаты представить в виде диаграммы Приложение, диаграмма 1.
Коэффициент поверхностного натяжения зависит от рода жидкости. Очень хорошо пить такую воду, клеткам организма не надо тратить энергию на преодоление поверхностного натяжения. Вода с низким поверхностным натяжением биологически более доступна, лучше вступает в межмолекулярные взаимодействия. Наличие примесей изменяет коэффициент поверхностного натяжения воды, например, наличие сахара повышает поверхностное натяжение, а соленый раствор понижает. Из напитков полезно употреблять в пищу молоко, минеральную и талую воду. Исследование зависимости коэффициента поверхностного натяжения воды от температуры.
Цель: определить экспериментально зависимость коэффициента поверхностного натяжения воды от температуры методом проволочной петли. Приборы и материалы: штатив с муфтой и лапкой, динамометр ДПН с принадлежностями, чашка Петри, термометр, вода, нагретая до различной температуры, линейка. Собрать экспериментальную установку, закрепив динамометр в штативе рис. Налить в чашечку исследуемую жидкость, аккуратно опустить проволочную рамку до соприкосновения с жидкостью по всему периметру. Медленно, без толчков, опуская чашу, наблюдаем, что вместе с проволочной рамкой поднимается и водяная пленка. Снять максимальные показания динамометра в момент отрыва рамки от жидкости.
На основе формулы [2] рассчитать значение коэффициента поверхностного натяжения воды различной температуры. Данные эксперимента занести в таблицу Приложение, таблица 2. Полученные результаты представить в виде графика Приложение, график 1. Вывод: результаты, полученные в ходе измерения коэффициента поверхностного натяжения воды методом проволочной рамки, показывают, что температура влияет на величину коэффициента поверхностного натяжения. При увеличении температуры воды уменьшаетсязначение коэффициента поверхностного натяжения. Действительно, при увеличении температуры скорость движения молекул возрастает, интенсивность их колебаний усиливается.
В результате расстояние между молекулами увеличивается, а связи между молекулами ослабевают. Пониженное поверхностное натяжение позволяет воде проникать в поры между волокнами тканей. Это становится возможным благодаря уменьшению сил межмолекулярного взаимодействия, поэтому ткани, посуду, другие предметы и поверхности в том числе и руки нужно мыть горячей водой. Определениекоэффициента поверхностного натяжения растворов поверхностно-активных веществ. Цель: определить коэффициент поверхностного натяжения воды с растворенными в ней поверхностно-активными веществами методом счета капель. Приборы и материалы: водные растворы поверхностно-активных веществ раствор мыла, раствор средства для мытья посуды Fairy, раствор порошкаPersil, раствор шампуня , медицинский шприц, весы, набор разновесов, стеклянный сосуд, лабораторные стаканы, штангенциркуль.
Собрать экспериментальную установку Приложение, фотография 3. Измерить температуру различных жидкостей. Данные эксперимента занести в таблицу Приложение, таблица 3. Полученные результаты представить в виде диаграммы Приложение, диаграмма 2. Из исследованных веществ каждое соответствует своему назначению.
А через год скоропостижно скончался и сам экспериментатор. Однако ему все же удалось доказать свою гипотезу, согласно которой смола в 230 миллиардов раз толще воды. Опыты продолжаются Несмотря на то, что Томасу Парнеллу все же удалось доказать свою гипотезу, на этом опыт не прекратился.
Исследователи продолжили его дело и наблюдения за падением смоляной субстанции. При этом самим экспериментаторам еще не удавалось увидеть воочию стекания вещества. Они видели уже готовый результат в нижней колбе.
При рассмотрении явлений, происходящих на границе раздела жидкость - газ, оказывается, что поверхностный слой жидкости обладает особыми свойствами. Молекула, расположенная на поверхности жидкости, притягивается молекулами, находящимися внутри жидкости Приложение, рис.
Силами, действующими на такую молекулу жидкости со стороны молекул газа можно пренебречь, из-за большой разреженности газа. В результате на молекулы пограничного слоя действует равнодействующая сила, направленная вглубь жидкости. Поэтому, молекула поверхностного слоя имеет избыток потенциальной энергии, по сравнению с молекулами, находящимися внутри нее. Чтобы перевести молекулу из объема жидкости на поверхность, необходимо совершить работу. Если поверхность определенного объема жидкости увеличивать, то внутренняя энергия жидкости увеличивается.
Эта составляющая внутренней энергии называется поверхностной энергией, зависит от площади поверхности жидкости, сил молекулярного взаимодействия и количества ближайших соседних молекул. Для различных веществ поверхностная энергия будет принимать различные значения. Это энергетический способ определения поверхностного натяжения. Равновесному состоянию системы в механике соответствует минимальное значение ее потенциальной энергии. Вот почему свободная поверхность жидкости стремится сократить свою форму.
Из всех тел равного объема минимальная площадь поверхности у шара, по этой причине свободная капля жидкости принимает шарообразную форму. Жидкость ведет себя так, как будто по касательной к ее поверхности действуют силы, сокращающие стягивающие эту поверхность. Поверхностный слой жидкости подобен упругой пленке. Силы, действующие внутри поверхностного слоя, называются силами поверхностного натяжения. Это силовой способ определения поверхностного натяжения.
Особенности поведения поверхностного слоя жидкости проявляются и на границе жидкость - твердое тело. Будет ли жидкость принимать сферическую форму или ровным слоем растекаться по твердой поверхности? Это зависит от соотношения сил межмолекулярного взаимодействия в жидкости и сил притяжения между молекулами жидкости и твердой поверхности. Если силы взаимодействия между молекулами жидкости и твердого тела больше, чем между молекулами жидкости, то жидкость смачивает тело и наоборот, если силы взаимодействия между молекулами жидкости больше, чем между молекулами жидкости и твердого тела, то жидкость не смачивает поверхность и будет собираться в сферы. Внутри краевого угла всегда находится жидкость.
Для смачивающей жидкости — острый, для несмачивающей — тупой. В природе часто встречаются тела, имеющие пористое строение, пронизанные множеством мелких каналов капилляров. Такую структуру имеют бумага, кожа, дерево, почва, различные строительные материалы. Поверхностное натяжение жидкостей проявляется при подъеме или опускании жидкости в капилляре. Благодаря этому поднимается вода в стеблях растений, ткань впитывает воду.
Жидкость не смачивающая стенки капилляров, опускается в нем на расстояние h. Высота поднятия жидкости в капилляре рис. Методы измерения коэффициента поверхностного натяжения Для определения поверхностного натяжения жидкостей используют две группы методов - статические и динамические. Статические методы поднятия в капилляре, отрыва капли, лежачей капли основаны на исследовании неподвижной поверхности, находящейся в равновесии с объемом жидкости. Динамические методы счета капель, отрыва петли, максимального давления пузырька, втягивания пластины предполагают механическое воздействие на жидкость, сопровождающееся растяжением и сжатием ее поверхности.
В данной работе для определения коэффициента поверхностного натяжения жидкостей я использовала методы счета капель и метод проволочной рамки. Метод счета капель. Простой метод определения поверхностного натяжения на основе счета капель, образующихся при вытекании определенного объема жидкости. Для измерения объема использовался медицинский шприц.
Повторить наблюдение, внося и вынося магнит из катушки, а также меняя полюса магнита. Зарисовать схему опыта и проверить выполнение правила Ленца в каждом случае. Пояснить это в ходе работы. Собрать схему: последовательно к источнику тока ключ, реостат и самодельную катушку на гвозде рис. Зарисовать схему опыта и проверить выполнение правила Ленца. Проверить появление индукционного тока при движении ползунка реостата. Опыт объяснить в ходе работы. Сделать вывод по всем проведенным опытам и записать формулы для ЭДС индукции, ЭДС самоиндукции, пояснить, чему равна индуктивность и указать единицу измерения в Международной системе единиц. Контрольные вопросы 1. В чём заключается явление электромагнитной индукции? Как определяется направление индукционного тока? В чём состоит главное отличие переменных электрических и магнитных полей от постоянных? Как должен двигаться замкнутый проводящий контур в однородном магнитном поле, не зависящем от времени: поступательно или вращательно, чтобы в нем возник индукционный ток?
Почему следует добиваться медленного падения капель из шприца
Определить массу пустого сосуда m1и,добившись медленного падения капель, накапать N = 50 капель жидкости. Почему следует добиваться медленного падения капель. Медленное падение капель имеет важное преимущество в том, что оно способствует. Для того чтобы понять, почему медленное падение капель кратко является важным, необходимо обратиться к физическим и практическим аспектам этого явления. в данной работе: а) рекомендуется проводить измерения для возможно большего числа капель? б) следует добиваться медленного падения капель? Почему следует добиваться медленного падения капель из шприца. не удалось лицезреть волшебный миг падения, так как первая капля упала лишь в 1938 году.
Лабораторная работа №3
За все это время битумная масса дала всего восемь капель, а видеозапись падения девятой капли опубликована с кратким пояснением в Nature News. Последние новости В Петербурге росгвардейцы догнали самостоятельного малыша. У него была своя программа на Вербное воскресенье 17:06.
Редактор отдела зарубежной научной информации журнала «Наука и жизнь» Юрий Фролов описал эксперимент, начатый Томасом Парнеллом в статье «Десять самых странных опытов в истории науки», которая вышла в мае 2010 г.
Автор отметил, что австралийский физик поместил кусок твердой смолы битума в стеклянную воронку, закрепленную на специальном штативе. Затем ученый слегка нагрел исследуемое вещество. В 1930 г.
Очередь следующей наступила в феврале 1947 г. После того как профессор Томас Парнелл скончался, следить за опытом начал его коллега — физик Джон Мэйнстон. Он зафиксировал падение капель в 1954, 1962, 1970, 1979, 1988 и 2000 гг.
А в 2005 г. С 2013 г. Уже в его смену упала девятая, последняя на сегодняшний день капля пека.
Следующую австралийские физики ожидают к 2027 г. Уникальный материал Нетрудно заметить, что до 1988 г. Затем в здании университета установили кондиционеры, температура в помещении слегка понизилась, и это отразилось на результатах опыта.
Теперь ожидание каждой новой капли длится 12-14 лет. Так реальность подтверждает научные сведения. В ходе эксперимента ученые доказали, что вязкость битума, как минимум, в 230 миллиардов раз выше, чем аналогичная характеристика воды.
Объяснение таких уникальных свойств битума содержится в книге британского материаловеда, профессора Университетского колледжа Лондона Марка Медовника «Жидкости.
В-третьих, медленное падение капель помогает избежать возможных повреждений растений. При сильном и быстром потоке воды слишком интенсивного полива, капли могут попадать на листья и стебли растений с такой силой, что вызывают механические повреждения.
Медленный и оптимально дозированный полив предотвращает подобные проблемы и способствует сохранению здоровья растений. Таким образом, выбор системы полива с медленным падением капель является важным шагом для обеспечения эффективного и экономичного использования воды, оптимального питания растений и предотвращения повреждений. Рекомендуется обратить внимание на этот параметр при выборе подходящей системы полива для вашего сада или огорода.
Преимущества медленного падения капель Медленное падение капель имеет несколько преимуществ, которые делают этот процесс более предпочтительным по сравнению с быстрым падением. Максимальное использование ресурсов Медленное падение капель позволяет максимально использовать ресурсы, так как капли медленно распространяются по поверхности. Это позволяет растениям и почве полностью впитать воду, избегая ее испарения и текучести.
Кроме того, медленное падение капель уменьшает риск затопления и эрозии почвы, обеспечивая более эффективное и экономически выгодное использование воды. Улучшенное поглощение питательных веществ Медленное падение капель способствует улучшенному поглощению питательных веществ растениями. Капли, падая медленно, остаются на листьях и стеблях, образуя тонкий слой, который способствует более эффективному проникновению питательных веществ в клетки растения.
Это способствует более здоровому росту и развитию растений, а также повышению урожайности.
Кроме того, в процессе отрыва капли через определенный промежуток времени формируются две капли, меньшая из которых, известная как «сфера Плато», образуется из шейки первичной капли. Часто эта часть капли остается на конце капилляра. Метод взвешивания или счета капель можно использовать и для определения межфазного натяжения на границе двух жидкостей при выдавливании по каплям одной жидкости в другую. В этом случае для расчета используются те же уравнения с поправкой на массу жидкости, вытесненной при формировании капли.
Источник Верного ответа на вопрос нет. Ведь и обычных капель не бывает. Если мы берем трубки с диаметров в 1 мм и в 1 см, то и с первой, и со второй сорвётся капля. Но размеры таковых будут разными, как и их вес. Но если мы возьмем две одинаковые трубочки, но две разные жидкости масло и вода, вода и спирт , то получим разные капли.
А если речь о сосульках, с которых стекают капли, то радиус таковых тоже разный. Проще действительно отталкиваться от медицинских стандартов. Дозаторы на лекарствах создают таковыми, чтобы 1 мл водного раствора содержал 20 капель. То есть, объем капли равен 0,05 мл. То есть, с учетом плотности воды, около 0,05 мг.
Потому на упаковках пишут, мол, 1 мл — это столько-то капель, если использовать капельницу на упаковке. Сегодня поверхностно рассматриваем тему поверхностного натяжения и решаем соответствующие задачи по физике.
Влияние медленного падения
- Длительный эксперимент: капля, за падением которой ученые наблюдают уже 91 год
- Значимость постепенного снижения скорости капель
- Почему добиваться медленного падения капель из шприца важно -
- Медленное падение капель: почему это так важно и как добиться
- Почему следует добиваться медленного падения капель?
Методические рекомендации.
Все мировое научное сообщество и простые обыватели, интересующиеся физикой, следили в эти дни за ожидаемым падением девятой капли, ведь Квинслендский университет организовал интернет-трансляцию эксперимента в режиме реального времени. Но снова случился казус. Дело в том, что небольшой лабораторный стакан, использовавшийся учеными, был заполнен, а девятая капля оказалась довольно крупной. Тогда Эндрю Уайт решил заменить стакан, дабы освободить место для новых капель. Об этом он рассказал в статье «Pitch Drop Experiment вступает в новую захватывающую эру», которая была опубликована на официальном сайте Квинслендского университета 24 апреля 2014 г. Именно в этот день австралийский ученый приподнял воронку с пеком, чтобы удалить заполненный стакан, но в этот момент «деревянное основание закачалось, и девятая капля смолы отлетела от воронки».
И этого снова никто не увидел, ведь ученый загородил собой каплю от зрителей интернет-трансляции. А сам он в тот момент был слишком занят совершаемыми манипуляциями, которые требовали точности и внимательности. Теперь ученым и всем заинтересованным лицам остается только ждать, когда полностью сформируется и упадет десятая, юбилейная капля пека. Это событие ориентировочно произойдет в 2025-2027 гг. Ученые, к слову, не планируют прекращать интернет-трансляцию эксперимента, о завершении которого пока и речи не идет.
По крайней мере, остающегося в воронке пека хватит, как минимум, еще на 80 лет. А в Дублине получилось При этом сотрудники Тринити-колледжа Дублин, Ирландия оказались удачливее своих австралийских коллег. В данном учебном заведении аналогичный опыт проходит с 1944 г. Известный научный журналист Артем Космарский описал его в статье «Капля битума упала: успешное завершение 69-летнего эксперимента», которая вышла в журнале «Наука 21 век» 22 июля 2013 года. Автор рассказал, что ирландский физик Шэйн Берджин поставил у воронки с битумом веб-камеру, и ему улыбнулась удача.
Изучив динамику падения капли, сотрудники Тринити-колледжа подсчитали, что вязкость битума в 2 миллиона раз больше, чем у меда.
Как определить изменение потенциальной энергии поверхностного слоя жидкости при увеличении или уменьшении ее поверхности? Практическая работа 1. Измерить диаметр канала пипетки d с помощью иголки. Для этого ввести до упора в канал пипетки соответственной толщины и измерить диаметр иглы, это и будет размер диаметра пипетки. Накапайте в пустой стакан 100-200 капель воды и с помощью весов определите массу воды М.
Обеспечение воды для растений и животных Минимизация потерь воды Экономическая эффективность Кроме того, медленное падение капель имеет экономическую эффективность, так как позволяет минимизировать потери воды во время осадков. Если капли падают слишком быстро, большая часть воды может стекать с поверхности и не успевать впитываться почвой. Это может привести к неэффективному использованию водных ресурсов и повышенному спросу на их дополнительное снабжение. Защита от повреждений Одним из наиболее распространенных примеров повреждений, вызванных быстрым падением капель, является образование трещин на стекле. Если капля падает слишком быстро и сильно ударяется о стекло, это может вызвать деформацию поверхности и образование трещин. Медленное падение капель позволяет снизить силу удара и уменьшить риск повреждений. Кроме стекла, медленное падение капель также играет важную роль в защите других материалов. Например, нарушение поверхности автомобильной краски может привести к коррозии и ржавчине металла.
Медленное падение капель дождя позволяет равномерно распределить влагу и уменьшить риск повреждений краски и металла. Кроме того, медленное падение капель важно для защиты растений. Быстрое и сильное падение капель дождя может повредить нежные листья и стебли. Медленное падение капель позволяет влаге проникать в почву равномерно и избежать повреждений растений. Преимущества медленного падения капель Снижение риска образования трещин на стекле Предотвращение повреждений автомобильной краски Защита растений от повреждений Уменьшение рисков Медленное падение капель имеет ряд преимуществ перед быстрым падением. Одно из главных преимуществ заключается в уменьшении риска возникновения несчастного случая или повреждения.
Из исследованных веществ каждое соответствует своему назначению. Fairyбудет лучше смывать жиры с посуды, чем мыло. Порошок Persilнеобходим для стирки белья, проникая в поры между волокнами ткани.
Мыльный раствор обволакивает частицы грязи, приводя к образованию эмульсий различных загрязняющих веществ, и удерживает нерастворимые частицы в мыльной пене и воде. Их можно удалить потом с поверхности проточной водой. Мне, как будущей хозяйке, интересно было познакомиться с молекулярными механизмами стирки, физическими явлениями, лежащими в ее основе. В процессе выполнения работы я исследовала поверхностное натяжение различных жидкостей, изучила основные методы определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости на границе двух фаз жидкость - газ. Экспериментально вычислены значения коэффициента поверхностного натяжения различных жидкостей, результаты представлены в таблицах, графиках, диаграммах, фотографиях. Гипотеза исследования подтверждена. Результаты проведенных экспериментов показывают, что силы поверхностного натяжения малы, проявляются при малых объемах жидкости. Поверхностная энергия жидкости зависит от рода вещества, от среды с которой она граничит, от температуры жидкости. Силы поверхностного натяжения важны в повседневной жизни человека.
Состав питьевой воды, выполняющей роль универсального растворителя, в котором происходят все биохимические процессы организма, должен быть сбалансирован. Исследование позволило обратить внимание на физические свойства тех напитков, которые мы принимаем. Экспериментальная работапредоставила возможностьпознакомиться с удивительной физикой процесса стирки на молекулярном уровне, приобрести более глубокие знания явлений поверхностного натяжения, увидеть применения науки в явлениях повседневной жизни. Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику Зарегистрироваться 15—17 марта 2022 г. Цель: определить коэффициент поверхностного натяжения воды методом отрыва капель. Оборудование: сосуд с водой, шприц, сосуд для сбора капель. Молекулы поверхностного слоя жидкости обладают избытком потенциальной энергии по сравнению с энергией молекул, находящихся внутри жидкости Как и любая механическая система, поверхностный слой жидкости стремится уменьшить потенциальную энергию и сокращается. Поверхностное натяжение можно определять различными методами. В лабораторной работе используется метод отрыва капель.
Опыт осуществляют со шприцом, в котором находится исследуемая жидкость. Нажимают на поршень шприца так, чтобы из отверстия узкого конца шприца медленно падали капли. Массу капли можно найти, посчитав количество капель n и зная массу всех капель m. Масса капель m будет равна массе жидкости в шприце. Подсчитайте количество капель в 1 мл и результат запишите в таблицу. Вычислите поверхностное натяжение по формуле Результат запишите в таблицу. Повторите опыт с 2 мл и 3 мл воды. Найдите среднее значение поверхностного натяжения Результат запишите в таблицу. Сравните полученный результат с табличным значением поверхностного натяжения с учетом температуры.
Определите относительную погрешность методом оценки результатов измерений. Результат запишите в таблицу. Почему поверхностное натяжение зависит от рода жидкости? Почему и как зависит поверхностное натяжение от температуры? Изменится ли результат вычисления поверхностного натяжения, если опыт проводить в другом месте Земли? Изменится ли результат вычисления, если диаметр капель трубки будет меньше?
Почему следует добиваться медленного падения капель из шприца
Почему медленное падение капель важно. 5. Изменится ли результат вычисления, если диаметр канала трубки будет меньше? 6. Почему в варианте I: а) рекомендуется проводить измерения для возможно большего числа капель? б) следует добиваться медленного падения капель? Итак, медленное падение капель объясняется физическими причинами, такими как сила сопротивления воздуха, гравитация и поверхностное натяжение. 5. Почему следует добиваться медленного падения капель? При вытекании жидкости из капиллярной трубки размер капли растет постепенно.
Как найти ошибку измерения поверхностного натяжения
Лекция 1. Цель: Пространственно-временные представления. Молекулы поверхностного слоя жидкости обладают избытком потенциальной энергии по сравнению с энергией молекул, находящихся внутри жидкости. Как и любая механическая система, поверхностный слой жидкости, стремясь уменьшить потенциальную энергию, сокращается. Методические рекомендации разработаны для проведения лабораторных работ по физике.
Кроме того, при работе с высокотоксичными или радиоактивными веществами, медленное падение капель может помочь предотвратить распространение и загрязнение рабочей среды. Это особенно важно для защиты окружающей среды и соседних рабочих мест. Уделяя должное внимание медленному падению капель, работодатели и работники могут обеспечить безопасность и здоровье в рабочей среде. Предупреждение несчастных случаев и защита здоровья работников должны быть в приоритете для всех организаций, вне зависимости от отрасли деятельности. Продолжительность работы системы Медленное падение капель позволяет системе более эффективно управлять процессом работы и распределить ресурсы. Это позволяет уменьшить износ и повысить надежность системы. Более длительное время работы системы также снижает риск сбоев, что особенно важно в случае автоматизированных систем или систем контроля и управления. Кроме того, медленное падение капель может привести к улучшению качества самого процесса. Плотное распределение капель может помочь избежать пропусков или повторов, что может возникнуть при быстром падении. Это особенно важно в процессах, где точность является критическим фактором, например, в лабораторных исследованиях или в производственных цепочках с высокой степенью автоматизации. Преимущества медленного падения капель в системе: — Снижение нагрузки на систему — Уменьшение износа и повышение надежности — Снижение риска сбоев — Улучшение качества процесса Оптимальное использование ресурсов Медленное падение капель имеет большое значение с точки зрения оптимального использования ресурсов. Когда капли падают слишком быстро, они могут просто забрызгать поверхность или разбиваться на множество мелких капель. Это приводит к неэффективному использованию ресурсов, так как большая часть жидкости теряется и не достигает нужной цели. Медленное падение капель позволяет добиться более точного и равномерного распределения жидкости.
Сделайте вывод. Отчет должен содержать: 1. Таблицу с результатами расчетов; 2. Выводы; 3. Ответы на контрольные вопросы; 4. Что такое силы поверхностного натяжения? От чего зависит форма поверхности жидкости на ее положение? Почему поверхностное натяжение зависит от рода жидкости? Почему и как зависит поверхностное натяжение от температуры?
В данной работе для определения коэффициента поверхностного натяжения жидкостей я использовала методы счета капель и метод проволочной рамки. Метод счета капель. Простой метод определения поверхностного натяжения на основе счета капель, образующихся при вытекании определенного объема жидкости. Для измерения объема использовался медицинский шприц. При медленном надавливании из канала шприца появляется капля, которая увеличивается и в момент отрыва модуль силы поверхностного натяжения равен модулю силы тяжести, действующей на каплюмаcсой m рис. Будем считать диаметр шейки капли равным диаметру шприца. Масса капли вычисляется путем деления общей массы Mна число капель N: Метод проволочной рамки. Доступный метод измерения поверхностного натяжения жидкостей на основе использованиядинамометра ДПН с принадлежностями рис. При поднятии рамки над поверхностью жидкости между рамкой и поверхностью образуется пленка, которая тянет вниз. Определение коэффициента поверхностного натяжения различных жидкостей. Цель: рассчитать коэффициент поверхностного натяжения различных жидкостей методом счета капель. Приборы и материалы: различные виды жидкостей вода чистая, вода талая, вода минеральная, водный раствор сахара, водный раствор соли, молоко, масло подсолнечное, кока-кола , медицинский шприц, весы, набор разновесов, стеклянный сосуд, лабораторные стаканы, штангенциркуль. Собрать экспериментальную установку Приложение, фотография 2. Измерить температуру различных жидкостей, дождаться установления теплового баланса талой воды с температурой воздуха в комнате, температурой других жидкостей. Определить m 2 массу сосуда с капельками жидкости. Найти массу одной капельки жидкости: На основе формулы [1] рассчитать значение коэффициента поверхностного натяжения различных жидкостей. Данные эксперимента занести в таблицу Приложение, таблица 1. Полученные результаты представить в виде диаграммы Приложение, диаграмма 1. Коэффициент поверхностного натяжения зависит от рода жидкости. Очень хорошо пить такую воду, клеткам организма не надо тратить энергию на преодоление поверхностного натяжения. Вода с низким поверхностным натяжением биологически более доступна, лучше вступает в межмолекулярные взаимодействия. Наличие примесей изменяет коэффициент поверхностного натяжения воды, например, наличие сахара повышает поверхностное натяжение, а соленый раствор понижает. Из напитков полезно употреблять в пищу молоко, минеральную и талую воду. Исследование зависимости коэффициента поверхностного натяжения воды от температуры. Цель: определить экспериментально зависимость коэффициента поверхностного натяжения воды от температуры методом проволочной петли. Приборы и материалы: штатив с муфтой и лапкой, динамометр ДПН с принадлежностями, чашка Петри, термометр, вода, нагретая до различной температуры, линейка. Собрать экспериментальную установку, закрепив динамометр в штативе рис. Налить в чашечку исследуемую жидкость, аккуратно опустить проволочную рамку до соприкосновения с жидкостью по всему периметру. Медленно, без толчков, опуская чашу, наблюдаем, что вместе с проволочной рамкой поднимается и водяная пленка. Снять максимальные показания динамометра в момент отрыва рамки от жидкости. На основе формулы [2] рассчитать значение коэффициента поверхностного натяжения воды различной температуры. Данные эксперимента занести в таблицу Приложение, таблица 2. Полученные результаты представить в виде графика Приложение, график 1. Вывод: результаты, полученные в ходе измерения коэффициента поверхностного натяжения воды методом проволочной рамки, показывают, что температура влияет на величину коэффициента поверхностного натяжения. При увеличении температуры воды уменьшаетсязначение коэффициента поверхностного натяжения. Действительно, при увеличении температуры скорость движения молекул возрастает, интенсивность их колебаний усиливается.
Метод подъема воды или другой смачивающей жидкости в капиллярах
| Почему следует добиваться медленного падения капель из шприца - | Теория предсказывает, что капли будут двигаться медленнее, чем толще волокна, и именно это они и наблюдали. |
| Ответы : Контрольный фопрос по физике | Одной из основных причин, по которой следует добиваться медленного падения капель, является безопасность. |
| Самый долгий эксперимент: зачем ученые 96 лет ждут падения капли битума - Русская семерка | Медленное падение капель позволяет максимально использовать ресурсы, так как капли медленно распространяются по поверхности. |
Почему следует добиваться медленного падения капель для достижения желаемого эффекта
Оцените время отскока капли (то есть время контакта капли с поверхностью) в зависимости от ее радиуса и скорости ее падения. 4. Почему в методе отрыва капель: а) рекомендуется проводить измерения для возможно большего числа капель? б) следует добиваться медленного падения капель? Для того чтобы понять, почему медленное падение капель кратко является важным, необходимо обратиться к физическим и практическим аспектам этого явления. был разработан и построен в университете Бата студентами Кармен Ченг и Мэтью Гай, что бы продемонстрировать самодвижения капель Лейде. * 6. Почему в варианте I: а) рекомендуется проводить измерения для возможно большего числа капель? б) следует добиваться медленного падения капель? Почему следует добиваться медленного падения капель из шприца. не удалось лицезреть волшебный миг падения, так как первая капля упала лишь в 1938 году.
Контрольные вопросы
- Рациональное использование ресурсов и энергии
- Самый длинный эксперимент в истории науки завершился
- Эксперимент с падением капель смолы продолжается уже 93 года
- Самый медленный эксперимент в мире засняли на видео. Metro
- Методические указания. 1.Капиллярные трубки пронумеруйте
- Поверхностное натяжение
Почему следует добиваться медленного падения капель
Смола представляет собой полимер, вязкость которого достаточно велика, что она кажется жидкой. Однако, если её подвергать стрессовому воздействию в течение длительного периода времени, она начнет течь. Это делает смолу хорошим герметиком и представляет особую ценность для полировки. Что же тогда представляет собой вязкость смолы? Тринити-колледж и университет Квинсленда для эксперимента использовали по три чаши Форда, при этом каждая капля падала целые десятилетия. Вязкость смолы примерно в 20-100 миллиардов раз больше вязкости воды. Суть эксперимента такова. Профессор Томас Парнелл еще в 1927 году поместил в укреплённую на штативе стеклянную воронку кусок твёрдой смолы — вара, который по молекулярным свойствам является жидкостью, хотя и очень вязкой.
Затем Парнелл нагрел воронку, чтобы вар слегка расплавился и затёк в носик воронки.
Схема простейшего сталагмометра На рис. Сталагмометр заполняют жидкостью, затем позволяют мениску очень медленно перемещаться по капилляру, перекрывая частично доступ воздуха в капилляр А с помощью резиновой трубки и зажима таким образом, чтобы каждая капля образовывалась за время не менее 4 с. После падения первой капли проводится отсчет деления, соответствующего верхнему мениску a в капилляре А n делений от метки a. Скорость последующего образование капель также контролируют и устанавливают время образования капли не менее 4—5 с. После достижения мениском метки, например e в нижнем капилляре C m делений от метки d , определяют объем одной капли при числе подсчитанных вытекших из сталагмометра капель N : ур-ние Тейта , где G-общий вес n капель, оторвавшихся под действием силы тяжести от среза капиллярной трубки радиусом r. Для повышения точности правую часть умножают на поправочный коэф.
К недостаткам сталагмометрического метода можно отнести возможность испарения жидкости с поверхности капель при их длительном образовании и необходимость введения поправочных коэффициентов для точного определения поверхностного натяжения. Метод максимального давления пузырька метод Ребиндера. Оптимально подходит для измерения величины поверхностного натяжения в зависимости от возраста поверхности. Измеряется давление, которое необходимо приложить, чтобы пузырек пробульковал из капилляра в жидкость.
Они обнаружили, что на поверхностях с одинаковым химическим составом, но разной проводимостью и толщиной, капли имеют различную скорость. Кроме того, скорость скольжения капли оказалась зависящей от того, какая она по счету в серии скатываний. Другими словами, важную роль здесь играет история поверхности.
Такое поведение могло бы быть объяснено взаимодействием разноименных зарядов, возникающих в капле и на поверхности, где она прошла. Чтобы проверить эту гипотезу, физики изготовили подложки из материалов с различной диэлектрической проницаемостью кремний и диоксид кремния и различной толщины несколько нанометров или несколько миллиметров и покрыли их гидрофобными материалами, в частности, перфтороктадецилтрихлорсиланом PFOTS , а обратную сторону заземлили. Так, скорость капель на подложке из двухнанометрового слоя кремния, покрытого PFOTS, была одинаковой вдоль всей траектории скатывания для всех капель серии. Когда такое же покрытие нанесли на миллиметровые пластинки диоксида кремния, зависимость скорости капель от пройденного расстояния и от номера в серии стала сложной. Предполагая, что оба случая отличаются лишь электростатическими свойствами поверхности, физики извлекли из сравнения этих экспериментов величину дополнительной силы. Оказалось, что, если для самых первых капель эта сила падает с расстоянием, то для последующих капель тренд меняется на противоположный: сила мала в начале пути и растет ближе к концу. Опираясь на объяснение, основанное на свободных зарядах, авторы построили теоретическую модель, где неизвестными параметрами были функции распределения заряда в подложке от расстояния.
Для их определения физики дополнительно измеряли заряды капель по мере движения по подложкам.
Значение в сельском хозяйстве Минимизация потерь воды и удобрений при орошении, что способствует экономии ресурсов. Повышение эффективности увлажнения почвы и подачи питательных веществ непосредственно к корням растений. Применение в метеорологии Точное измерение скорости падения капель дождя способствует более корректному прогнозированию погодных условий.
Анализ скорости падения капель помогает в изучении климатических изменений и осадков. Технологии замедления падения капель Применение гелеобразных субстанций для замедления движения капель. Разработка специальных добавок, увеличивающих вязкость жидкостей без ущерба для их свойств.