Wéi d'Uewerflächespannung ze moossen

Inhalt

Schrëtt
Method 1 vun 3: Benotzt e Schaukelaarm
Method 2 vun 3: Mam kapillären Effekt
Method 3 vun 3: Wéi bestëmmen Dir Relativ Uewerflächespannung Mat enger Mënz
Wat brauchs du

Uewerflächespannung beschreift d'Fäegkeet vun enger Flëssegkeet géint d'Schwéierkraaft. Zum Beispill, Waasser op engem Tafelplack formt Drëpsen well Waassermoleküle matenee gezunn ginn, wat d'Gravitatioun entgéintwierkt. Et ass wéinst der Uewerflächespannung datt méi schwéier Objekter, sou wéi Insekten, op der Uewerfläch vum Waasser gehale kënne ginn. Uewerflächespannung gëtt a Kraaft gemooss (N) gedeelt duerch Eenheetslängt (m), oder Energie pro Fläch Eenheet. D'Kraaft mat där Waassermoleküle interagéieren (kohesiv Kraaft) erstellt Spannung, wat zu Tropfen Waasser (oder aner Flëssegkeeten) resultéiert. Uewerflächespannung ka gemooss ginn mat e puer einfache Saachen, déi a bal all Heem fonnt ginn an e Rechner.

Schrëtt

Method 1 vun 3: Benotzt e Schaukelaarm

1 Schreift d'Gläichung fir d'Uewerflächespannung op. An dësem Experiment ass d'Gläichung fir d'Uewerflächespannung ze bestëmmen wéi follegt: F = 2Sd, wou F. - Kraaft an Newton (N), S. - Uewerflächespannung an Newton pro Meter (N / m), d ass d'Längt vun der Nadel déi am Experiment benotzt gouf. Loosst eis d'Uewerflächespannung aus dëser Equatioun ausdrécken: S = F / 2 d.
- D'Kraaft gëtt um Enn vum Experiment berechent.
- Ier Dir mam Experiment ufänkt, benotzt e Lineal fir d'Längt vun der Nadel a Meter ze moossen.
2 Baut e klenge Rocker Aarm. Dëst Experiment benotzt e Schaukelaarm an eng kleng Nadel déi op der Uewerfläch vum Waasser schwëmmt fir d'Uewerflächespannung ze bestëmmen.Et ass noutwendeg de Bau vum Schaukelarm virsiichteg ze berécksiichtegen, well d'Genauegkeet vum Resultat hänkt dovun of. Dir kënnt verschidde Materialien benotzen, d'Haapt Saach ass eng horizontal Bar aus eppes schwéier ze maachen: Holz, Plastik oder décke Karton.
- Bestëmmt den Zentrum vun der Staang (zum Beispill e Stréi oder Plastik Lineal), deen Dir als Kräizbar benotzt, a buer oder e Lach an dëser Plaz dréckt; dëst wäert de Stäip vun der Kräizbar sinn, bei där se fräi rotéiert. Wann Dir e Plastikstréi benotzt, da stéck et einfach mat engem Pin oder Nol.
- Drill oder punch Lächer an den Enden vum Kräizstrahl sou datt se gläich vum Zentrum sinn. Gitt d'Gewënn duerch d'Lächer fir d'Gewiichtbecher an d'Nadel ze hänken.
- Wann néideg, ënnerstëtzt de Strahl mat Bicher oder aner schwéier genuch Objete fir de Strahl horizontal ze halen. Et ass noutwendeg datt d'Kräizbar fräi ronderëm en Neel oder eng Staang rotéiert, déi a senger Mëtt stécht.
3 Huelt e Stéck Aluminiumfolie a rullt et an eng Këscht oder Schosselform op. Et ass guer net néideg datt dës Schossel eng regulär quadratesch oder ronn Form huet. Dir fëllt et mat Waasser oder engem anere Gewiicht, also gitt sécher datt et d'Gewiicht ënnerstëtzt.
- Hänkt eng Zinnfolie Këscht oder Schossel vun engem Enn vun der Bar. Maacht kleng Lächer laanscht d'Kante vun der Schossel a thread duerch si sou datt de Schossel un der Bar hänkt.
4 Hänkt eng Nadel oder Pabeierclip vum aneren Enn vun der Bar sou datt se horizontal ass. Bind eng Nadel oder Pabeierclip horizontal un de Fuedem deen um aneren Enn vun der Bar hänkt. Fir datt den Experiment erfollegräich ass, ass et noutwendeg d'Nadel oder de Pabeierclip genau horizontal ze positionéieren.
5 Plaz eppes op der Bar, wéi Plastik, fir den Aluminiumfoliebehälter ze balanséieren. Ier Dir mam Experiment ufänkt, ass et néideg ze suergen datt d'Kräizbar horizontal läit. D'Folie Schossel ass méi schwéier wéi d'Nadel, sou datt d'Bar op der Säit vum Téi fällt. Befestegt genuch Plastik op der entgéint Säit vun der Bar sou datt se horizontal ass.
- Dëst nennt een Equiliber.
6 Plaz déi hänkend Nadel oder Pabeierclip an engem Container mat Waasser. Dëse Schrëtt erfuerdert zousätzlech Ustrengung fir d'Nadel op der Uewerfläch vum Waasser ze positionéieren. Vergewëssert Iech datt d'Nadel net am Waasser ënnergeet. Fëllt e Behälter mat Waasser (oder eng aner Flëssegkeet mat onbekannter Uewerflächespannung) a plazéiert et ënner der hänkender Nadel sou datt d'Nadel direkt op der Uewerfläch vun der Flëssegkeet ass.
- Vergewëssert Iech datt de Seel deen d'Nadel hält bleift op der Plaz an ass genuch fest.
7 Weien e puer Pins oder eng kleng Quantitéit gemoossent Waasser drop op enger klenger Skala. Dir füügt ee Pin oder een Drëpse Waasser un den Aluminiumsschossel um Rocker. An dësem Fall ass et noutwendeg dat exakt Gewiicht ze wëssen mat deem d'Nadel vun der Uewerfläch vum Waasser kënnt.
- Zielt d'Zuel vu Pins oder Waasserdrëpsen a waacht se.
- Bestëmmt d'Gewiicht vun engem Pin oder Drëps Waasser. Fir dëst ze maachen, deelt d'Gesamtgewiicht mat der Unzuel vu Pins oder Drëpsen.
- Ugeholl datt 30 Pins 15 Gramm weien, dann 15/30 = 0,5, dat heescht, ee Pin weit 0,5 Gramm.
8 Fügt Pins oder Waasserdrëpsen een zur selwechter Zäit an engem Aluminiumfolie Schossel derbäi bis d'Nadel vun der Uewerfläch vum Waasser erauskënnt. Fügt e Pin oder e Tropfen Waasser lues a lues derbäi. Kuckt d'Nadel suergfälteg fir net de Moment ze verpassen wann, no der nächster Erhéijung vum Gewiicht, se aus dem Waasser kënnt. Wann d'Nadel vun der Uewerfläch vun der Flëssegkeet erauskënnt, stoppt d'Spëtzer oder Waasserdrëpsen derbäi ze ginn.
- Zielt d'Zuel vu Pins oder Waasserdrëpsen, déi d'Nadel am Géigendeel Enn vun der Bar verursaacht hunn aus der Uewerfläch vum Waasser ze kommen.
- Schreift d'Resultat op.
- Widderhuelen den Experiment e puer (5 oder 6) Mol fir méi korrekt Resultater ze kréien.
- Berechent den Duerchschnëtt vun de kritt Resultater. Fir dëst ze maachen, füügt d'Zuel vu Pins oder Drëpsen an all Experimenter derbäi an deelt den Total mat der Unzuel vun Experimenter.
9 Konvertéiert d'Zuel vun de Pins a Kraaft. Fir dëst ze maachen, multiplizéiert d'Zuel vu Gramm mat 0.00981 N / g. Fir d'Uewerflächespannung ze berechnen, musst Dir d'Kraaft wësse fir d'Nadel vun der Uewerfläch vum Waasser z'erhiewen. Well Dir d'Gewiicht vun de Pins am virege Schrëtt gezielt hutt fir d'Kraaft ze bestëmmen, braucht Dir just dat Gewiicht mat 0,00981 N / g ze multiplizéieren.
- Multiplizéiert d'Zuel vun de Pins an der Schossel mam Gewiicht vun engem Pin. Zum Beispill, wann Dir a 5 Pins setzt déi all 0,5 Gramm weien, ass hir Gesamtgewiicht 0,5 Gramm / Pin = 5 x 0,5 = 2,5 Gramm.
- Multiplizéieren d'Zuel vun Gramm mat engem Faktor vun 0.00981 N / g: 2.5 x 0.00981 = 0.025 N.
10 Plug dës Wäerter an d'Gleichung a fënnt de Wäert deen Dir sicht. D'Resultater wärend dem Experiment kënne benotzt ginn fir d'Uewerflächespannung ze bestëmmen. Plug just d'Wäerter an déi Dir fannt a berechent d'Resultat.
- Loosst eis am Beispill uewe soen, d'Längt vun der Nadel ass 0,025 Meter. Ersetzen d'Wäerter an d'Gleichung a mir kréien: S = F / 2d = 0.025 N / (2 x 0.025) = 0.05 N / m. Also ass d'Uewerflächespannung vun der Flëssegkeet 0,05 N / m.

Method 2 vun 3: Mam kapillären Effekt

1 Léiert iwwer de Kapillär Effekt. Fir kapillär Phänomener ze verstoen, muss ee fir d'éischt mat de Kräfte vun Haftung a Kohäsioun vertraut sinn. Haftung bewierkt datt d'Flëssegkeet op eng haart Uewerfläch wéi Glas hält. Wéinst der Kohäsiounskraaft ginn d'Moleküle vun der Flëssegkeet unenee gezunn.Déi kombinéiert Handlung vun de Kräfte vun Haftung a Kohäsioun bewierkt datt d'Flëssegkeet an dënnen Réier eropgeet.
- Vun der Héicht vum Opstig vun der Flëssegkeet am Rouer kann d'Uewerflächespannung vun dëser Flëssegkeet berechent ginn.
- Zesummenhängend Kräfte féieren zur Bildung vu Bubbles a Tropfen op der Uewerfläch. Wann eng Flëssegkeet a Kontakt mat Loft kënnt, ginn d'Moleküle vun der Flëssegkeet unenee gezunn, wat zu der Bildung vun enger Bubble resultéiert.
- Adhäsioun féiert zu der Bildung vun engem Meniskus, dee bemierkbar ass bei de Kontaktpunkter vun der Flëssegkeet mat de Maueren vum Glas. Déi konkave Form vum Meniskus ass mat bloussem A siichtbar.
- E Beispill vun engem Kapilläreffekt ass d'Erhiewung vun enger Flëssegkeet an engem Stréi, dat an e Glas Waasser gesat gëtt.
2 Schreift d'Gläichung fir d'Bestëmmung vun der Uewerflächespannung op. D'Uewerflächespannung gëtt wéi follegt berechent: S = (ρhga / 2), wou S. - Uewerflächespannung, ρ - Dicht vun der ermëttelt Flëssegkeet, h - d'Héicht vum Flëssegkeetsopstieg am Rouer, g - Beschleunegung vun der Schwéierkraaft wéinst der Schwéierkraaft, déi op der Flëssegkeet handelt (9,8 m / s), a ass de Radius vum Kapillarréier.
- Wann Dir Daten an dës Equatioun ersetzt, gitt sécher datt se a metresche Eenheeten ausgedréckt ginn: Dicht a kg / m, Héicht a Radius a Meter, Beschleunegung wéinst der Schwéierkraaft a m / s.
- Wann d'Dicht vun der Flëssegkeet net am Viraus uginn ass, kann se am Handbuch fonnt ginn oder berechent ginn mat der Formel Dicht = Mass / Volumen.
- Uewerflächespannung gëtt gemooss an Newton pro Meter (N / m). Newton ass gläich wéi 1 kg * m / s. Fir onofhängeg d'Moosseenheeten ze bestëmmen, ersetzen se nëmmen an d'Gläichung, ouni numeresch Wäerter: S = kg / m * m * m / s * m.Wann mir zwee Meter am Teller an Nenner reduzéieren, kréien mir 1 kg * m / s / m, also 1 N / m.
3 Gitt Flëssegkeet vun onbekannter Uewerflächespannung an de Container. Huelt eng flaach Platte oder Schossel a gitt d'Flëssegkeet dran sou datt et den Ënnerhalt mat 2 bis 3 Zentimeter ofdeckt. D'Quantitéit u Flëssegkeet ass egal, d'Haapt Saach ass datt et kloer ze gesinn ass wéi vill et am Kapillarréier wäert eropgoen.
- Wann Dir mat verschiddene Flëssegkeete experimentéiere wëllt, grëndlech botzen an dréchen d'Plack ier Dir eng aner Flëssegkeet an et gitt, oder benotzt all Kéier en anere Behälter.
4 Taucht eng propper, dënn Röhre an d'Flëssegkeet. Vun der Héicht vum Flëssegkeetsopstieg an dësem Rouer bestëmmt Dir d'Uewerflächespannung.Haalt de Schlauch kloer sou datt Dir kloer gesitt wéi héich d'Flëssegkeet iwwer säin Niveau an der Schossel eropgeet. Zousätzlech muss de Rouer e konstante Radius hunn.
- Fir de Radius ze moossen, plazéiert einfach e Lineal géint d'Spëtzt vum Rouer a bestëmmt den Duerchmiesser. Deelt dann den Duerchmiesser mat 2 an Dir fannt de Radius.
5 Maacht d'Héicht déi d'Flëssegkeet iwwer säin Niveau an der Plack eropgaang ass. Beweegt de Rand vum Lineal op d'Uewerfläch vun der Flëssegkeet am Schacht a bestëmmt wéi héich d'Flëssegkeet am Rouer eropgaang ass. D'Waasser am Rouer klëmmt well d'Liftkraaft vun der Uewerflächespannung d'Zuchkraaft vun der Schwéierkraaft iwwerschreift.
6 Plug dës Wäerter an d'Gleichung a maacht d'Berechnungen. Nodeems Dir all déi erfuerderlech Wäerter bestëmmt hutt, plug se an d'Gleichung a fënnt d'Uewerflächespannung. Gitt sécher datt Dir all Wäerter a metresch Eenheeten konvertéiert fir dat korrekt Resultat ze kréien.
- Ugeholl mir moossen d'Uewerflächespannung vum Waasser. D'Dicht vum Waasser ass ongeféier 1 kg / m3 (an dësem Beispill benotze mir geschätzte Wäerter). D'Beschleunegung wéinst der Schwéierkraaft ass 9,8 m / s. Loosst de Radius vum Rouer 0,029 m sinn, an d'Waasser ass op eng Héicht vun 0,5 m geklommen. Wat ass d'Uewerflächespannung vum Waasser?
- Ersetzen déi kritt Wäerter an d'Gleichung a kréien: S = (ρhga / 2) = (1 x 9,8 x 0,029 x 0,5) / 2 = 0,1421 / 2 = 0,071 J / m.

Method 3 vun 3: Wéi bestëmmen Dir Relativ Uewerflächespannung Mat enger Mënz

1 Sammelt alles wat Dir braucht. Fir dëst Experiment braucht Dir en Tëppchen, eng trocken Mënz, Waasser, eng kleng Schossel, Spullmëttel, Geméiswierk an en Handduch. All dës kënnen doheem fonnt ginn oder an Ärem lokalen Geschäft kaaft ginn. Dir kënnt ouni Spullseife a Geméiswierk maachen, awer Dir braucht e puer verschidde Flëssegkeeten zum Verglach.
- Gitt sécher datt d'Mënz propper an dréchen ass ier Dir mam Experiment ufänkt. Wann Dir eng naass Mënz benotzt, kritt Dir ongenau Resultater.
- Dëst Experiment erlaabt net d'Uewerflächespannung ze berechnen; et kann nëmme benotzt ginn fir d'Uewerflächespannung vu verschiddene Flëssegkeeten ze vergläichen.
2 Drop eng Drëps Flëssegkeet gläichzäiteg op d'Uewerfläch vun der Mënz. Plaz d'Mënz op engem Handduch oder enger anerer Uewerfläch déi sécher ass naass ze ginn. Huelt déi éischt Flëssegkeet an d'Pipette, a gitt dann lues a lues eng Drëps op d'Mënz. Wann Dir dëst maacht, zielt d'Drëpsen. Fuert weider bis Flëssegkeet ausserhalb vun der Mënz leeft.
- Notéiert wéivill Drëpsen et geholl huet fir d'Flëssegkeet ausserhalb vun der Mënz ze spullen.
3 Widderhuelen dës Prozedur mat verschiddene Flëssegkeeten. Propper an dréchent d'Mënz all Kéier wann Dir Flëssegkeet ännert. Dréchent och d'Uewerfläch op där Dir d'Mënz plazéiert. Benotzt verschidde Pipetten oder botzt d'Pipette virum neien Experiment.
- Probéiert e bësse Spullseife an d'Waasser ze addéieren, da drippt Waasser op eng Mënz a kuckt ob d'Uewerflächespannung ännert.
4 Vergläicht d'Zuel vun den Drëpsen, déi fir verschidde Flëssegkeeten néideg sinn fir eng Mënz ze fëllen. Probéiert den Experiment mat der selwechter Flëssegkeet e puer Mol ze widderhuelen fir ze kucken ob d'Resultater richteg sinn. Duerchschnëtt d'Resultater: Füügt d'Zuel vun den Drëpsen a verschiddenen Experimenter derbäi an deelt den Total mat der Unzuel vun den Experimenter. Schreift wéi vill Drëpsen et fir déi verschidde Flëssegkeeten geholl huet fir d'Mënz ze fëllen.
- Déi méi Drëpse vun enger bestëmmter Flëssegkeet sinn noutwendeg fir eng Mënz ze fëllen, wat méi héich ass d'Uewerflächespannung vun dëser Flëssegkeet.
- Wäschmëttelen reduzéiert d'Uewerflächespannung vum Waasser; derbäisetzen dauert manner Drëpse fir d'Mënz ze fëllen.