Hur mäts ytspänningen

Ytspänning avser förmågan hos en vätska att motstå tyngdkraften. Vatten bildar till exempel droppar på bordet eftersom molekylerna som ligger längs ytan grupperas tillsammans för att balansera tyngdkraften. Denna spänning är det som gör att ett föremål med högre densitet (till exempel en insekt) kan flyta på ytan av vattnet. Ytspänningen mäts som en kraft (N) som utövas på en längd (m) eller som en mängd energi uppmätt på ett område. De krafter som molekylerna i en vätska utövar på varandra, kallad sammanhållning, utlöser fenomenet ytspänning och är ansvariga för formen av dropparna i själva vätskan. Du kan mäta spänningen med några hushållsartiklar och en räknare.

steg

Metod 1

2

Konstruera en balans mellan lika arm. För detta experiment behöver du en sådan struktur och en nål som flyter på ytan av vattnet. Skalan måste noggrant konstrueras för att uppnå exakta resultat. Du kan använda många olika material - bara se till att den horisontella linjen är gjord av något robust, som trä, plast eller en ganska tät bräda.

3

Vik en bit aluminium för att göra en tallrik eller en låda. Det behöver inte vara helt rund eller kvadratisk - det måste fyllas med vatten eller med en annan ballast, så kontrollera att den är tillräckligt stark.

4

Fixera en nål eller ett pappersklipp horisontellt i andra änden. Häng det här elementet från strängen i motsatta änden av skalan, var försiktig med att den antar ett horisontellt läge eftersom det är en viktig detalj för experimentets framgång.

5

Sätt lite plasticine eller annat liknande material på skalan för att balansera aluminiumbehållarens vikt. Innan experimentet påbörjas måste du se till att armarna är helt horisontella - plattan är tyst tyngre än nålen och sedan sänks skalan mot sidan. Lägg till en tillräcklig mängd plastplast i slutet av den andra armen för att balansera instrumentet.

6

Sätt nålen eller pappersklippet som danglar i en behållare med vatten. Under denna fas måste du vara mycket försiktig med att se till att nålen förblir på vätskans yta - du måste undvika att nedsänka den. Fyll en behållare med vatten (eller en annan vätska vars ytspänning du inte vet) och placera den under nålen i en höjd som gör att den kan vila på ytan.

7

Den väger några tappar eller flera droppar vatten med en postskala. Du måste lägga till dem en i taget på den aluminiumplatta som du har byggt innan - för att utföra beräkningarna är det viktigt att veta exakt den vikt som behövs för att lyfta nålen ur vattnet.

8

Lägg dem en i taget i aluminiumfacket tills nålen lyfter av vattnets yta. Fortsätt långsamt lägga till ett element i taget - noga observera nålen på den andra armen för att identifiera det exakta ögonblicket i vilket det förlorar kontakt med vatten.

9

Vrid tapparnas vikt (i gram) genom att multiplicera den med 0,0981 N / g. För att beräkna ytspänningen måste du veta hur mycket kraft som behövs för att lyfta nålen ur vätskan. Eftersom du har vägit tapparna i föregående steg kan du enkelt hitta den här storleken med hjälp av omvandlingsfaktorn 0,00981 N / g.

10

Ange variablerna i ekvationen och lösa det. Med hjälp av de data som du samlade in under experimentet kan du hitta lösningen - ersätt variablerna med lämpliga tal och gör beräkningarna i enlighet med operativsystemet.

Metod 2

2

Definiera ekvationen som ska lösas för att hitta ytspänningen. Detta motsvarar S = (ρhga / 2), var S det är ytspänningen, ρ det är densiteten hos vätskan du överväger, h det är höjden som nås av vätskan inuti röret, g Det är accelerationen av tyngdkraften som verkar på vätskan (9,8 m / s²) e till det är kapillärrörets radie.

3

Fyll behållaren med den vätska du inte känner till ytspänningen. Ta en grund skål eller skål och häll ca 2,5 cm av den aktuella vätskan - dosen är inte viktig, så länge du tydligt kan se att substansen går tillbaka till kapillärröret.

4

Sätt ett tunt genomskinligt rör i vätskan. Det handlar om "kapillär" att du måste ta de mätningar du behöver och beräkna ytspänningen i enlighet med detta. Det måste vara öppet för att du ska kunna se vätskenivån. Det ska också ha en balk konstant över hela dess längd.

5

Mät höjden som nås av vätskan i röret. Placera linjalbasen på vätskans yta i skålen och observera höjden på vätskenivån i röret - ämnet stiger uppåt på grund av ytspänningen som är mer intensiv än tyngdkraften.

6

Ange data som finns i ekvationen och lösa den. När du har all information du behöver kan du ersätta den med formelvariablerna och utföra beräkningarna - kom ihåg att använda rätt enheter för att undvika att göra misstag.

Metod 3

2

Drick en vätska åt gången på myntet. Lägg den senare på duken eller på en yta så att du kan våta fylla droppen med den första vätskan och låt den gå långsamt och se till att det är en droppe i taget. Räkna antalet droppar som används för att fylla hela ytan av myntet tills vätskan börjar strömma bort från kanterna.

3

Upprepa experimentet med en annan vätska. Rengör och torka myntet mellan ett experiment och ett annat - kom ihåg också att torka ytan på vilken du har placerat den. Tvätta droppen efter varje användning eller använd olika (en för varje typ av vätska).

4

Jämför antalet droppar av varje vätska som behövs för att fylla myntets yta. Försök att upprepa testet flera gånger med samma vätska för att få exakta data. Hitta medelvärdet för varje vätska genom att summera antalet droppar tappade och dela denna summa med antalet utförda experiment - skriv vilken substans som motsvarar det största antalet droppar och det som endast en minimal mängd räcker till.