Hvernig á að mæla yfirborðsspennu

Myndband: EMANET (LEGACY) 255. Tráiler del episodio | Yaman tocó los labios de Seherin en el picnic. ❤

Efni.

Skref
Aðferð 1 af 3: Notkun rokkarma
Aðferð 2 af 3: Með háræðaráhrifum
Aðferð 3 af 3: Hvernig á að ákvarða hlutfallslega yfirborðsspennu með mynt
Hvað vantar þig

Yfirborðsspenna lýsir getu vökva til að standast þyngdarafl. Til dæmis myndar vatn á borðplötu dropa þar sem vatnsameindir laðast að hvor annarri, sem vinnur gegn þyngdaraflinu. Það er vegna yfirborðs spennu að þyngri hlutum, svo sem skordýrum, er hægt að halda á yfirborði vatnsins. Yfirborðsspenna er mæld í krafti (N) deilt með lengd einingar (m) eða orku á flatareiningu. Krafturinn sem vatnsameindir hafa samskipti við (samloðandi kraftur) skapar spennu sem leiðir til vatnsdropa (eða annarra vökva). Yfirborðsspennu er hægt að mæla með nokkrum einföldum hlutum sem finnast á næstum hverju heimili og reiknivél.

Skref

Aðferð 1 af 3: Notkun rokkarma

1 Skrifaðu niður jöfnuna fyrir yfirborðsspennu. Í þessari tilraun er jöfnan til að ákvarða yfirborðsspennu eftirfarandi: F = 2Sd, hvar F - kraftur í newton (N), S - yfirborðsspenna í newton á metra (N / m), d er lengd nálarinnar sem notuð var í tilrauninni. Við skulum tjá yfirborðsspennu úr þessari jöfnu: S = F / 2d.
- Krafturinn verður reiknaður út í lok tilraunarinnar.
- Áður en byrjað er á tilrauninni skaltu nota reglustiku til að mæla lengd nálarinnar í metrum.
2 Smíðaðu lítinn rokkarma. Þessi tilraun notar rokkarma og litla nál sem svífur á yfirborði vatnsins til að ákvarða yfirborðsspennu.Nauðsynlegt er að íhuga vandlega smíði rokkarans þar sem nákvæmni niðurstaðnar fer eftir því. Þú getur notað ýmis efni, aðalatriðið er að búa til láréttan stöng úr einhverju hörðu: tré, plasti eða þykkum pappa.
- Ákveðið miðju stangarinnar (til dæmis hálm eða plaststiku) sem þú ætlar að nota sem þverslá, og boraðu eða kýldu gat á þennan stað; þetta verður hornpunktur þversláarinnar, þar sem hann mun snúast frjálslega. Ef þú ert að nota plaststrá, stingdu það einfaldlega með pinna eða nagli.
- Borið eða kýlið holur í endana á þvergeislanum þannig að þeir séu jafnt á milli miðjunnar. Raðið þræðunum í gegnum götin til að hengja þyngdarbikarinn og nálina.
- Ef nauðsyn krefur, styðjið geislann með bókum eða öðrum nógu hörðum hlutum til að geislinn sé láréttur. Nauðsynlegt er að þversláin snúist frjálslega um nagla eða stöng sem er fastur í miðjunni.
3 Taktu bita af álpappír og rúllaðu honum upp í kassa eða undirskál. Það er alls ekki nauðsynlegt að þetta fat hafi venjulegt ferkantað eða kringlótt form. Þú munt fylla það með vatni eða annarri þyngd, svo vertu viss um að það geti staðið undir þyngdinni.
- Hengdu álpappírskassa eða undirskál frá öðrum enda stangarinnar. Gerðu litlar holur meðfram brúnum á fatinu og þræðið í gegnum þær þannig að undirskálin hangi frá stönginni.
4 Hengdu nál eða pappírsklemmu frá hinum enda stangarinnar þannig að hún sé lárétt. Festu nál eða bréfaklemmu lárétt við þráðinn sem hangir á hinum enda stangarinnar. Til að tilraunin nái árangri er nauðsynlegt að staðsetja nálina eða bréfaklemmuna nákvæmlega lárétt.
5 Setjið eitthvað á stöngina, svo sem plasticine, til að koma jafnvægi á álpappírílátið. Áður en tilraunin er hafin er nauðsynlegt að ganga úr skugga um að þversláin sé staðsett lárétt. Þynnupappírinn er þyngri en nálin, þannig að stöngin á hliðinni á fatinu fellur niður. Festu nægjanlegt plastlín á gagnstæða hlið stangarinnar þannig að það sé lárétt.
- Þetta er kallað jafnvægi.
6 Settu hangandi nálina eða pappírsklemmuna í ílát með vatni. Þetta skref mun krefjast frekari fyrirhafnar til að staðsetja nálina á yfirborði vatnsins. Gakktu úr skugga um að nálin sökkvi ekki í vatnið. Fylltu ílát með vatni (eða öðrum vökva með óþekkta yfirborðsspennu) og settu það undir hangandi nálina þannig að nálin sé beint á yfirborði vökvans.
- Gakktu úr skugga um að reipið sem heldur nálinni haldist á sínum stað og sé nægilega þétt.
7 Vegið nokkra pinna eða lítið magn af mældum vatnsdropum í litlum mæli. Þú bætir einum pinna eða einum dropa af vatni við álskálina á veltinum. Í þessu tilfelli er nauðsynlegt að vita nákvæmlega þyngdina sem nálin kemst af yfirborði vatnsins.
- Talið fjölda pinna eða vatnsdropa og vegið þá.
- Ákveðið þyngd einn pinna eða dropa af vatni. Til að gera þetta, deila heildarþyngdinni með fjölda pinna eða dropa.
- Segjum sem svo að 30 pinnar vegi 15 grömm, þá 15/30 = 0,5, það er að einn pinna vegi 0,5 grömm.
8 Bætið prjónum eða vatnsdropum út í einu í álpappírskál þar til nálin fer af yfirborði vatnsins. Bætið einum pinna eða dropa af vatni smám saman út í. Fylgstu vel með nálinni til að missa ekki af því augnabliki þegar hún kemur upp úr vatninu eftir næstu þyngdaraukningu. Þegar nálin kemur af yfirborði vökvans skaltu hætta að bæta við pinna eða vatnsdropum.
- Talið fjölda pinna eða vatnsdropa sem ollu því að nálin í gagnstæða enda stangarinnar datt af yfirborði vatnsins.
- Skrifaðu niðurstöðuna niður.
- Endurtaktu tilraunina nokkrum sinnum (5 eða 6) til að fá nákvæmari niðurstöður.
- Reiknaðu meðaltal niðurstaðna sem fengust. Til að gera þetta skaltu bæta við fjölda pinna eða dropa í öllum tilraunum og deila heildinni með fjölda tilrauna.
9 Breytið fjölda pinna í styrk. Til að gera þetta, margfaldaðu grömmin með 0,00981 N / g. Til að reikna yfirborðsspennu þarftu að þekkja kraftinn sem þarf til að lyfta nálinni af yfirborði vatnsins. Þar sem þú taldir þyngd pinna í fyrra skrefi til að ákvarða kraftinn þarftu bara að margfalda þyngdina með 0,00981 N / g.
- Margfaldið fjölda pinna í undirskálinni með þyngd eins pinna. Til dæmis, ef þú setur í 5 pinna sem hver vega 0,5 grömm, þá er heildarþyngd þeirra 0,5 grömm / pinna = 5 x 0,5 = 2,5 grömm.
- Margföldu grömmin með stuðlinum 0,00981 N / g: 2,5 x 0,00981 = 0,025 N.
10 Settu þessi gildi í jöfnuna og finndu gildið sem þú ert að leita að. Hægt er að nota niðurstöðurnar sem fengust við tilraunina til að ákvarða yfirborðsspennu. Settu bara inn gildin sem þú finnur og reiknaðu niðurstöðuna.
- Segjum í dæminu hér að ofan, lengd nálarinnar er 0,025 metrar. Við skiptum gildunum í jöfnuna og við fáum: S = F / 2d = 0,025 N / (2 x 0,025) = 0,05 N / m. Þannig er yfirborðsspenna vökvans 0,05 N / m.

Aðferð 2 af 3: Með háræðaráhrifum

1 Lærðu um háræð áhrif. Til að skilja háræð fyrirbæri verður maður fyrst að kynnast krafti viðloðunar og samheldni. Viðloðun veldur því að vökvinn festist við harðan yfirborð eins og gler. Vegna samloðkraftsins laðast sameindir vökvans hver að annarri. Samanlögð verkun viðloðunar- og samheldniskraftanna veldur því að vökvinn rís í þunnum rörum.
- Frá hæð hækkunar vökvans í rörinu er hægt að reikna út yfirborðsspennu þessa vökva.
- Samloðandi kraftar leiða til myndunar loftbóla og dropa á yfirborðinu. Þegar vökvi kemst í snertingu við loft laðast sameindir vökvans hver að annarri, sem leiðir til myndunar kúlu.
- Viðloðun leiðir til myndunar meniscus, sem er áberandi á snertipunktum vökvans við veggi glersins. Íhvolfur lögun meniskusins er sýnilegur með berum augum.
- Dæmi um háræðaráhrif er að vökvi hækkar í hálmi sem er sett í glas af vatni.
2 Skrifaðu niður jöfnuna til að ákvarða yfirborðsspennu. Yfirborðsspenna er reiknuð út á eftirfarandi hátt: S = (ρhga / 2), hvar S - yfirborðsspenna, ρ - þéttleiki rannsakaðs vökva, h - hæð vökvahækkunar í rörinu, g - hröðun þyngdaraflsins vegna þyngdaraflsins sem verkar á vökvann (9,8 m / s), a er radíus háræðarrörsins.
- Þegar gögnum er skipt í þessa jöfnu skal ganga úr skugga um að þau séu gefin upp í mælieiningum: þéttleiki í kg / m, hæð og radíus í metrum, hröðun vegna þyngdaraflsins í m / s.
- Ef þéttleiki vökvans er ekki gefinn upp fyrirfram er hægt að finna hann í handbókinni eða reikna hann út með formúlunni þéttleiki = massi / rúmmál.
- Yfirborðsspenna er mæld í newton á metra (N / m). Newton er jafnt og 1 kg * m / s. Til að ákvarða sjálfstætt mælieiningarnar, einfaldlega setjið þær aðeins inn í jöfnuna, án tölulegra gilda: S = kg / m * m * m / s * m.Ef við minnkum tvo metra í teljara og nefnara fáum við 1 kg * m / s / m, það er 1 N / m.
3 Hellið vökva með óþekktri yfirborðsspennu í ílátið. Taktu grunnan disk eða skál og helltu vökvanum í það þannig að það hylji botninn um 2 til 3 sentímetra. Vökvamagnið skiptir ekki máli, aðalatriðið er að það sést vel hve mikið það mun rísa í háræðum.
- Ef þú ætlar að gera tilraunir með mismunandi vökva, hreinsaðu og þurrkaðu diskinn vandlega áður en þú helltir öðrum vökva í hann, eða notaðu annan ílát í hvert skipti.
4 Dýptu hreinu, þunnu röri í vökvann. Frá hæð vökvahækkunarinnar í þessu röri muntu ákvarða yfirborðsspennu.Haltu slöngunni hreinni svo þú getir greinilega séð hversu hár vökvinn mun fara yfir stig hans í fatinu. Að auki verður rörið að hafa fastan radíus.
- Til að mæla radíusinn skaltu einfaldlega setja reglustiku upp á topp rörsins og ákvarða þvermálið. Deildu síðan þvermálinu með 2 og þú finnur radíusinn.
5 Mældu hæðina sem vökvinn hefur hækkað yfir stigi í plötunni. Færðu brún reglustikunnar að yfirborði vökvans í bakkanum og ákvarðaðu hversu hátt vökvinn hefur hækkað í rörinu. Vatnið í rörinu hækkar vegna þess að lyftikraftur yfirborðsspennunnar fer yfir togkraft þyngdaraflsins.
6 Settu þessi gildi í jöfnuna og gerðu útreikningana. Eftir að þú hefur ákvarðað öll nauðsynleg gildi skaltu stinga þeim í jöfnuna og finna yfirborðsspennuna. Vertu viss um að breyta öllum gildum í mælieiningar til að fá rétta niðurstöðu.
- Segjum sem svo að við séum að mæla yfirborðsspennu vatns. Þéttleiki vatnsins er um 1 kg / m3 (í þessu dæmi erum við að nota áætlað gildi). Hröðunin vegna þyngdaraflsins er 9,8 m / s. Látum radíus rörsins vera 0,029 m, og vatnið hefur farið upp í 0,5 m hæð. Hver er yfirborðsspenna vatnsins?
- Setjið gildin inn í jöfnuna og fáið: S = (ρhga / 2) = (1 x 9,8 x 0,029 x 0,5) / 2 = 0,1421 / 2 = 0,071 J / m.

Aðferð 3 af 3: Hvernig á að ákvarða hlutfallslega yfirborðsspennu með mynt

1 Safnaðu öllu sem þú þarft. Fyrir þessa tilraun þarftu augndropa, þurr mynt, vatn, litla skál, uppþvottavökva, jurtaolíu og handklæði. Allt þetta er hægt að finna heima eða kaupa í versluninni þinni. Þú getur verið án uppþvottasápu og jurtaolíu, en þú þarft nokkra mismunandi vökva til samanburðar.
- Gakktu úr skugga um að myntin sé hrein og þurr áður en þú byrjar tilraunina. Ef þú notar blauta mynt færðu ónákvæmar niðurstöður.
- Þessi tilraun leyfir ekki útreikning á yfirborðsspennu; aðeins er hægt að nota hana til að bera saman yfirborðsspennu mismunandi vökva.
2 Slepptu einum dropa af vökva í einu á yfirborð myntsins. Leggðu myntina á handklæði eða annað yfirborð sem óhætt er að blotna í. Takið fyrsta vökvann í pípettuna og berið síðan einn dropa hægt á myntina. Þegar þú gerir þetta skaltu telja dropana. Haldið áfram þar til vökvi lekur fyrir utan myntið.
- Skráðu hversu marga dropa það tók fyrir vökvann að leka út fyrir myntina.
3 Endurtaktu þessa aðferð með mismunandi vökva. Hreinsið og þurrkið myntina í hvert skipti sem þú skiptir um vökva. Þurrkaðu einnig yfirborðið sem þú setur myntið á. Notaðu mismunandi pípettur eða hreinsaðu pípettuna fyrir nýja tilraun.
- Prófaðu að bæta smá uppþvottasápu við vatnið, dreypið síðan vatni á mynt og sjáðu hvort yfirborðsspennan breytist.
4 Berið saman fjölda dropa sem þarf til að mismunandi vökvar fylli mynt. Prófaðu að endurtaka tilraunina með sama vökvanum nokkrum sinnum til að sjá hvort niðurstöðurnar séu réttar. Meðaltal niðurstaðna: Bættu við fjölda dropa í mismunandi tilraunum og deildu heildinni með fjölda tilrauna. Skrifaðu niður hversu marga dropa það tók fyrir mismunandi vökva að fylla myntina.
- Því fleiri dropa af tilteknum vökva sem þarf til að fylla mynt, því meiri er yfirborðsspenna þessa vökva.
- Uppþvottaefni þvottaefni lækkar yfirborðsspennu vatnsins; að bæta við það mun taka færri dropa til að fylla myntina.