Univerzitet u Banjoj LuciPrirodno Matematiki FakultetOdsjek: Fizika

Marko VukadinoviBroj indeksa: 112/13Grupa: 19.3.2015.Odreivanje koeficijenta povrinskog napona pomou stalagmometra

Bodovi: _________________

Teorijska razmatranja:Na povrinu tenosti, odnosno na molekule povrinskog sloja, djeluju sile koje tee da molekule uvuku u tenost (vertikalna komponenta sile) i da smanje povrinu tenosti (horizontalna komponenta sile). Horizontalne komponente ovih sila nazivaju se silama povrinskog napona.Ako kroz kapilaru ili usku cjevicu pustimo da istie tenost, primijetimo da ona nee isticati u mlazu, nego u vidu kapljica koje e se otkidati sa donjeg ruba kapilare, ali tek onda kad postanu dovoljno velike, odnosno teke. Teina ovih kapljica bie razliita kod razliitih vrsta tenosti.Na povrini kapljice koja se obrazuje na donjem vrhu kapilare djeluje sila povrinskog napona F koja tei da sprijei poveanje zapremine kapljice, odnosno poveanje povrine kapljice, pa prema tome i isticanje tenosti. U suprotnom smjeru djeluje teina kapljice G, koja nastoji da otkine kapljicu.

Kapljica e se otkinuti u trenutku kad se teina kapljice i sila povrinskog napona izjednae:F = Gim se kapljica otkine, odmah poinje da se formira nova kapljica. Sila povrinskog napona proporcionalna je duini dodirne granice, a zavisi i od prirode tenosti.Za silu povrinskog napona kapljice koja je nastala na donjem vrhu cjevice krunog otvora vrijedi:

Gdje je:r = unutranji poluprenik cjevice, odnosno poluprenik krunice po kojoj se raskida povrina tenosti pri otkidanju kapljice [m] = koeficijent povrinskog napon tenosti [N/m]Za teinu kapljice vrijedi:

Gdje je:m = masa jedne kapljice [kg]g = ubrzanje sile zemljine tee [m/s2]Kapljica e se dakle otkinuti kad je Ako nam je poznat poluprenik cjevice r i masa kapljice m, moemo izraunati koeficijent povrinskog napona . Na tom principu zasniva se rad aparata za odreivanje koeficijenta povrinskog napona, kojeg nazivamo stalagmometar.

Ako koristimo stalagmometar prikazan na gornjoj slici, onda pri odreivanju koeficijenta povrinskog napona primijenjujemo uporednu metodu. Kod te metode koristimo se poznavanjem koeficijenta povrinskog napona i gustine jedne tenosti, obino vode, da bi pomou tih podataka odredili koeficijent povrinskog napona neke druge tenosti.Stalagmometar se sastoji od jedne uske cijevi K iji su zidovi na donjem kraju zadebljani da bi se kapljica bolje obrazovala. U sredinjem dijelu stalagmometra nalazi se proirenje sa horizontalnim oznakama A i B iznad i ispod proirenja. Izmeu tih oznaka nalazi se uvijek ista zapremina V tenosti, koju smo u stalagmometar nalili preko malog lijevka L. Ako pustimo da iz stalagmometra iskapaju jednake zapremine razliitih tenosti, onda e broj kapi n zavisiti od povrinskog napona tenosti i gustine tenosti. Ako masu kapljica u zapremini V, izmeu oznaka A i B oznaimo sa M, onda je masa jedne kapljice:

Gdje je: = gustina tenosti [kg/m3]n = broj kapi tenosti koje su istekle iz zapremine V

Kroz stalagmometar propustimo tenost gustine i koeficijenta povrinskog napona , a potom kroz isti stalagmometar drugu tenost gustine x i nepoznatog koeficijenta povrinskog napona . Iz iste zapremine V e istei n kapi prve tenosti, a nx kapi druge tenosti.

Dakle, imamo:

Izjednaimo ove izraze po V i dobijamo:

Da odredimo nepoznato , potrebno je da za prvu tenost, obino vodu, iz tablica proitamo vrijednost koeficijenta povrinskog napona i gustine , kao i gustinu tenosti iji koeficijent povrinskog napona odreujemo, dok n i nx moramo izbrojati.Postupak pri radu:Dra sa stalagmometrom stavimo na radni sto. Petrijevu posudu stavimo ispod kapilarne cijevi K. Stalagmometar prije poetka mjerenja treba biti opran od eventualnih ostataka tekuine koja se ranije ispitivala. Osuen stalagmometar stavimo u dra, a kroz lijevak naspemo destilovane vode do iznad oznake A. Pustimo da nivo vode padne do oznake A, a potom ponemo brojati kapi vode n koje istiu sve dok nivo vode ne padne do oznake B. Postupak ponovimo sa vodom vie puta i podatke unesemo u tablicu. Potom stalagmometar isperemo tenou iji koeficijent povrinskog napona odreujemo.Postupak mjerenja sa drugom tenou ponovimo kao to smo radili i sa vodom. Izbrojani broj kapi nx unesemo u tablicu. I sa drugom tenou mjerenje ponovimo vie puta.