Sűrűség és felületi feszültség - GRIN
Műszaki munka (iskola) 2000 5 oldal
Minta olvasása
Bevezetés:
A feladat a testek sűrűségének meghatározása a
Méri a test fogyását a vízben. Ezenkívül a víz felületi feszültségét egy gyűrűlemez kihúzásával kell meghatározni.
Elmélet:
A különböző anyagokból készült különböző testek sűrűségének meghatározása érdekében meg kell mérni a test súlyát. Ugyanezt a testet teljesen egy edénybe engedik vízzel, és ott megváltozott súlyát veszi fel. A mérési eredmények közötti különbség ekkor megegyezik a kiszorított víz tömegével. A G = g * _ * V és _G = g * _ * V képletekkel most létrehozhat egy olyan képletet, amely megadja a test kívánt sűrűségét a test térfogatának ismerete nélkül. Ez a képlet:
A felületi feszültség a munka és a terület változása közötti kapcsolat, amikor egy tárgyat kihúznak. Ezt úgy használjuk ki, hogy lassan kihúzunk egy geometrikusan meghatározott testet a folyadékból. Megmérjük a szükséges erőt, és a _W = F * _x és _S = 2 * _x * 1 képletek segítségével meghatározhatjuk a felületi feszültséget a következő képlettel.
Sűrűség és felületi feszültség
A sűrűségmérés beállításának leírása:
Miután megmértük egy fém henger hosszát és átmérőjét, felakasztjuk egy gerendamérlegre. Oda vesszük a súlyát. Ezután vízzel egy edénybe merítjük a hengeret, és újra megmérjük annak súlyát. A mért súlycsökkenéssel most kiszámolhatjuk a sűrűséget a vízben mért súlycsökkenés és a _ = m/V képlet segítségével, mivel ismerjük a méreteit. Most ugyanazt a kísérletet hajtjuk végre egy szabálytalan tárggyal. Ehhez egy kavicsot veszünk, és megmérjük a súlycsökkenését, és kiszámoljuk a sűrűségét.
Az ábra nem szerepel ebben a kivonatban
Sűrűség és felületi feszültség
A felületi feszültség mérési beállításainak leírása:
A víz felületi feszültségének meghatározásához egy vékony fémlemezből készített gyűrűt veszünk. Ezt a gyűrűt mérlegre akasztjuk és kiegyensúlyozzuk. Tettünk egy tál vizet a gyűrű alá, és csak mártsuk a gyűrűt a vízbe. A tálat egy emelőkosárra helyeztük, és lassan le tudjuk engedni a tálat. Mindig úgy korrigáljuk az egyensúlyt, hogy az egyensúly érvényesüljön. Ezt egészen apró lépésekben tesszük, amíg a gyűrű el nem szakad a vízből. A mért súlyokkal most kiszámíthatjuk a szükséges erőt. A felületi feszültség kiszámításához megmérjük a gyűrűt, hogy meghatározzuk a terület növekedését. Öt alkalommal hajtjuk végre ugyanazt a kísérletet. További kísérletként megnedvesítjük a gyűrű és a tál közötti felületet egy kevés mosogatószerrel, és ismét megmérjük a nyalábmérleg legnagyobb lehajlását. Ötször megismételjük ezt a folyamatot, de minden alkalommal meg kell tisztítanunk a tálat és a gyűrűt.
Sűrűség és felületi feszültség
A felületi feszültség értékelése:
A felületi feszültség meghatározásához megmérjük a gyűrűt, amelyet kihúzunk a vízből. A külső átmérőhöz 19,8 mm, a belső átmérőhöz 19,25 mm értéket kapunk. Mivel a felületi feszültség képletében az emelendő távolság rövidül, nem kell ezt a dimenziót mérnünk. Most meghatározzuk a tömegét, és megkapjuk az 19,29 g értéket. Most olyan magasra emeljük a tálat, hogy a gyűrű csak kinyúlik a vízbe. Miután ez megtörtént, visszahelyezzük a mérleget a vízszintes síkra, most leeresztjük a tálat, és ezzel egyidejűleg újra és újra mérlegeljük a mérleget. Ezt egészen apró lépésekben tesszük, amíg a gyűrű el nem szakad a vízből. Most dokumentáljuk az utolsó beállított értéket. Ötször megismételjük ezt a folyamatot. Ezután még ötször hajtjuk végre ugyanazt a kísérletet, de ezúttal néhány mosófolyadékot csepegtetünk a felületre.
Az ábra nem szerepel ebben a kivonatban
A mért súlyokat most erővé alakíthatjuk, ha beillesztjük az F = m * g képletbe. Kiszámoljuk a gyűrű kerületét. A semleges szálat a külső és a belső átmérő között használjuk. Most kiszámíthatjuk a felületi feszültséget.
Ismét elvégezzük ezt a kísérletet, de ezúttal egy kis mosogatószert adunk a vízhez. Most lényegesen alacsonyabb felületi feszültséget kapunk ____ 0,039 N/m.
Eredmény:
A víz felületi feszültsége = 0,055 N/m
A víz felületi feszültsége mosószerrel 0,039 N/m
Sűrűség és felületi feszültség
Eredmények/értékelések/hibaforrások/felülvizsgálatok
Sűrűség:
Az értékekből látható, hogy mindkét sűrűségérték viszonylag pontos. Ezért azt mondhatjuk, hogy az Archimedes-elv alkalmazható az anyag sűrűségének meghatározására. Tehát a kevésbé egyszerű geometriai anyagok (kavicsok) sűrűségét is nagyon jól meg tudja határozni. Hátrány azonban az lenne, ha egy anyag túl nagy lenne.
- A mérleg rossz kezelése · A mérleg pontatlan leolvasása
- A víz nem desztillált víz volt (azaz különböző sűrűségű) · A fémhenger pontatlan mérése
Felületi feszültség:
A várakozásoknak megfelelően a mosószeres víz felületi feszültsége kisebb.
Ez azzal magyarázható, hogy a szappanoldat gyengíti vagy megszünteti a vízmolekulák belső feszültségét a határrétegen a levegővel.
- A víz nem desztillált víz volt (azaz különböző sűrűségű) · A tartályt minden kísérlet után nem tisztították pontosan (maradék mosószer) · A gyűrűt nem szárították meg megfelelően
- A mérleg rossz kezelése · A mérleg pontatlan leolvasása