PRAKTICKÉ  CVIČENIE  Z FYZIKY                                Gymnázium Partizánske

 

3. URCENIE POVRCHOVÉHO NAPATIA KVAPALINY

        Z KAPILÁRNEJ ELEVÁCIE            

 
 

 ¨
 

˘
 

 

Vypracoval :                                                                                            Školský rok :

Dátum   :                                                                                                   Ročník :  2.

Trieda   :                                                                                                    

 

_______________________________________________________________________________________

 

 

 Teoretický úvod : 

 

Keď do širokej  nádoby  s  vodou  ponoríme  úzku  sklennú  rúrku   -kapiláru-  pozorujeme, že

 v kapiláre vystúpi voda do istej výšky h nad voľnou hladinou vody v širokej nádobe. Výška stĺpca h je tým väčšia, čím je menší priemer kapiláry. Toto zvýšenie voľnej hladiny kvapaliny v kapiláre sa volá kapilárna elevácia. Podobný jav pozorujeme pri všetkých kvapalinách, ktoré zmáčajú steny kapiláry.

Po ponorení kapiláry do kvapaliny sa v kapiláre s polomerom R utvorí dutý povrch, ktorý má tvar polgule s polomerom R. Zakrivený dutý povrch kvapaliny v kapiláre pôsobí na kvapalinu silou Ft ,  v smere von  z  kvapaliny,  teda  proti  hydrostatickej  sile  Fh .  To má  za  následok, že v  kapiláre vystúpi kvapalina do takej výšky h, aby hydrostatický tlak zodpovedajúci tomuto stĺpcu bol rovnaký ako kapilárny tlak zodpovedajúci zakriveniu povrchu. Uvedenú podmienku môžeme zapísať vzťahom :

 


  Ft
 
                      ph = pk 

 

  Fh
 

h
 
                     

odkiaľ po úprave dostaneme
 
                                  

                                                              

kde  r - je hustota použitej kvapaliny

       R - vnútorný polomer kapiláry

       g - tiažové zrýchlenie.

Odmeraním výšky h a polomeru R kapiláry a zo znalosti hustoty r  kvapaliny možno určiť povrchové napätie kvapaliny pri danej teplote.

 

Úloha : určte povrchové napätie kvapaliny z kapilárnej elevácie.

 

Pomôcky : kapilárne trubice s rozličným vnútorným priemerom,  ihla, posuvné meradlo         

                   s nóniom, stojan s držiakom, teplomer.

Postup : 1. Odmerajte  vnútorný priemer troch kapilár. Postupujte tak, že do kapiláry  opatrne

                   zasuniete ihlu a označíte na nej miesto, kde ju až bolo možné do kapiláry zasunúť.

                   Na tomto mieste odmerajte priemer ihly posuvným meradlom s nóniom.

                                         

 

 


     

 

               2. Meranie opakujte 5 krát pri každej použitej kapiláre.

               3. Kapilárnu trubicu upevnite v držiaku do vertikálnej polohy a ponorte ju do nádoby

                   s kvapalinou,  ktorej  povrchové  napätie určujete. Vedľa kapiláry  umiestnite  mi-

                   limetrové meradlo.

               4. Zasuňte kapiláru na dno nádoby a povytiahnite ju. Sledujte  ako hladina kvapaliny

                   v kapiláre zaujme rovnovážnu polohu. Odmerajte výšku h hladiny kvapaliny v ka-

                   piláre.           

 

 

 

 

 

 

 


             5. Meranie opakujte 5 krát pri každej použitej kapiláre.

             6. Odmerajte teplotu kvapaliny, vyhľadajte v MFCHT tabuľkách hustotu použitej kva-

                 paliny a uvážte, či treba získanú hodnotu vzhľadom na teplotu opraviť.

             7. Vypočítajte aritmetický priemer, odchýlku a relatívnu  odchýlku  merania  povrcho-        

                 vého napätia.

 

Otázky :

1. Porovnajte nameranú hodnotu s hodnotou povrchového napätia pre danú kvapalinu

    v tabuľkách. Uveďte  zdroje možných chýb merania.

2. Vysvetlite priebeh grafu závislosti výšky hladiny kvapaliny v kapiláre od vnútorného

    priemeru kapiláry.  

3. Prečo v kapiláre s najmenším polomerom vystúpila kvapalina najvyššie ?