Určenie povrchového napätia kvapaliny z kapilárnej elevácie

3. laboratórne cvičenie
Určenie povrchového napätia kvapaliny z kapilárnej elevácie

Úloha: Určte povrchové napätie kvapaliny.

Pomôcky:
kapilárne trubice s rozličným vnútorným priemerom, nádoba s destilovanou vodou, meradlo na zrkadle, teplomer, ihla, mikrometrické meradlo, stoja s držiakmi, kvapalina

Teoretická príprava:
Povrchové napätie možno určiť zo vzťahu pre výšku h pri kapilárnej elevácii. Keď z tohto vzťahu vyjadríme povrchové napätie σ, dostaneme vzťah , kde R je polomer kapiláry a ρ hustota použitej kvapaliny. Pritom predpokladáme, že kvapalina dokonale zmáča steny kapiláry. Odmeraním výšky h a polomeru R kapiláry a zo znalosti hustoty ρ kvapaliny možno určiť povrchové napätie kvapaliny pri danej teplote.

Postup:

1. Odmerajte vnútorný priemer zvolenej kapiláry, a to tak, že do nej opatrne zasuniete ihlu a označíte na nej miesto, kde ju až bolo možné do kapiláry zasunúť. Na tomto mieste odmeriate priemer ihly mikrometrickým meradlom. Vnútorný priemer kapiláry odmerajte 10-krát.
2. Určte odchýlku a relatívnu odchýlku merania polomeru kapiláry.
3. Kapilárnu trubicu upevnite do vertikálnej polohy, ponorte ju do nádoby s kvapalinou
4. Zistíme teplotu vody t2.
5. Zohrejeme kovový predmet na teplotu t1.
6. Prenesieme zohriaty kovový predmet do kalorimetra a tepelne ho uzavrieme.
7. Vsunieme teplomer a pomiešame.
8. Odmeriame výslednú teplotu t rovnovážneho stavu sústavy.
9. Z nameraných hodnôt vypočítame mernú tepelnú kapacitu c1 kovového predmetu.
10. V tabuľkách si vyhľadáme z akej látky je kovový predmet.

1. pokus

mk = 99,3g
m2 = 302,7g
t2 = 17°C
t1 = 86°C
t = 20°C
m1 = 107,3g
ck = 895 JK-1kg-1
c2 = 4180 JK-1kg-1

c1 = 573,65 JK-1kg-1

2. pokus

mk = 99,3g
m1 = 99,9g
t1 = 96°C
t2 = 20°C
t = 23°C
m2 = 302,7g
ck = 895 JK-1kg-1
c2 = 4180 JK-1kg-1

c1 = 557,1 JK-1kg-1

Záver:
c1= 573,65 JK-1kg-1
c1= 557,1 JK-1kg-1

Podľa tabuľky bol prvý valček vyrobený z vanádu, poprípade z titánu. Oba kovy sú však veľmi vzácne, čiže je nepravdepodobné, že tento výsledok zodpovedá skutočnosti. Druhý valček mohol byť vyrobený takisto z vanádu, poprípade ešte z mangánu. Veľké rodiely a nepresnosti mohli vzniknúť tepelnou stratou pri prenášaní, chybou meracích prístrojov, či chybou človeka. V tabuľkách sa taktiež vyskytujú iba tepelné konštanty niektorých prvkov, takže naše valčeky kľudne mohli byť vyrobené zo zliatín a ja to zistiť nedokážem.