REFERAT FIZICA | STUDIUL TENSIUNII SUPERFICIALE A LICHIDELOR

1. Scopul lucrarii

      Lucrarea îsi propune determinarea coeficientului de tensiune superficiala a diferitelor lichide.

 2. Teoria lucrarii

      ¥ntre moleculele unui lichid se exercita forte de interactie numite forte de coeziune. Fiecare molecula a lichidului este supusa fortelor determinate de moleculele înconjuratoare. Pentru moleculele din interiorul lichidului rezultanta acestor forte va fi nula deoarece distributia acestor forte este uniforma în toate directiile. Pentru moleculele de la suprafata lichidului rezultanta acestor forte nu va fi nula deoarece distributia acestor forte nu mai este aceeasi în toate directiile. Rezultanta acestor forte va fi perpendiculara pe suprafata lichidului si îndreptata spre interiorul acestuia. Stratul de lichid de la suprafata numit strat superficial va exercita deci o anumita presiune asupra lichidului. Grosimea acestui strat este de ~5×10^-8 m, iar presiunea exercitata de acesta este de ~ 10⁴ atm. Aceasta presiune explica compresibilitatea redusa a lichidelor.

      Datorita interactiei dintre moleculele stratului superficial cu moleculele lichidului si cu moleculele mediului extern, stratul superficial va avea o energie potentiala superficiala proportionala cu suprafata libera a lichidului. La echilibru, aceasta energie trebuie sa fie minima, deci si suprafata libera trebuie sa fie minima. De aici rezulta ca suprafata de separare lichid-mediu extern se curbeaza, tinzând sa devina sferica la echilibru.

      Dar o suprafata se mentine curba daca asupra ei actioneaza în fiecare punct forte tangente la ea si perpendiculare pe conturul sau. Acestea se numesc forte superficiale sau forte de tensiune superficiala. Ele sunt deci:

      – tangente la suprafata libera a lichidului

      – uniform distribuite pe lungimea conturului

      – perpendiculare pe contur.

      Se poate afirma ca forta de tensiune superficiala este o forta de tensiune periferica, prin care un volum dat de fluid tinde sa capete o patura periferica minima.

      Ea exista atât la lichide cât si la gaze.

      Coeficientul de tensiunea superficiala, s,este prin definitie forta de tensiune superficiala exercitata pe unitatea de lungime de pe suprafata, deci:

                                                                                                                                    (1)

unde l este lungimea unui contur din stratul superficial pe care se exercita forta F.

Coeficientul de tensiune superficiala depinde de natura lichidului si scade cu cresterea temperaturii.

      3. Descrierea instalatiei experimentale si a aparaturii utilizate

Fig. 1

      Dispozitivul experimental numit tensiometru (fig. 1) este format dintr-un vas aflat pe un stativ A si o balanta de torsiune. Lichidul aflat în vas exercita forte de tensiune superficiala asupra unui inel metalic I suspendat de capatul unei bare OC. Bara este fixata pe firul unei balante de torsiune. Firul este astfel prins încât prin intermediul surubului S aflat la unul din capetele lui acesta sa poata fi întins. La celalalt capat al firului se gaseste un tambur B prevazut cu un cerc gradat Q care se poate roti.

      4. Modul de lucru

      Rotind tamburului B se aduce discul gradat cu diviziunea zero a acestuia în dreptul reperul a. Cu ajutorul surubului S se întinde firul astfel ca acesta si bara OC sa fie orizontale. Se etaloneaza aparatul. Pentru aceasta pe inelul I se aseaza o masa marcata de 0,5 g, iar tija OC va coborî. Se roteste tamburul B pâna când bara OC devine orizontala, si se citeste în dreptul reperului a indicatia n’de pe cercul gradat. Presupunând ca forta aplicata la capatul barei OC (forta de greutate) si unghiul de torsiune a firului sunt proportionale se poate scrie:

                                    m g = k n’                                                                                            (2)

de unde

                                                                                                              (3)

Se repeta operatia de trei ori, se face media rezultatelor, si aceasta valoare va fi folosita în continuare drept constanta a aparatului.

Dupa aceasta masa marcata de 0,5 g se îndeparteaza de pe inel.

      Pentru a determina coeficientul de tensiune superficiala a unui lichid se va intoduce acesta în vasul de pe stativul A. Se ridica vasul pâna când inelul va intra în lichid, apoi se coboara încet vasul pâna când, partea inferioara a inelului se va sfla la nivelul suprafetei libere a lichidului în contact cu acesta. De inel adera un strat foarte subtire de lichid, asupra caruia actioneaza rezultanta F a fortelor de tensiune superficiala. Dupa aceasta se învârteste tamburul B pâna când inelul se desprinde de lichid. ¥nvârtirea se face foarte lent astfel încât bara OC sa ramâna orizontal pâna se desprinde inelul; se citeste si se noteaza numarul n de diviziuni de pe discul gradat. Pentru fiecare lichid se vor face 10 determinari. Datele se vor trece într-un tabel de forma:

Fig. 2

Din relatiile (4) ¸ (6) se obtine:

                                                                                                                              (7)

si tinând cont si de relatia (3) rezulta:

                                                                                                                (8)

      Pentru fiecare lichid studiat se va calcula  iar .

      Abaterea patratica medie a lui  se va calcula cu formula propagarii erorilor.

NOTA IMPORTANTA: ARTICOLELE PUBLICATE IN PAGINA DE REFERATE AU SCOP DIDACTIC SI SUNT ELABORATE IN URMA UNEI DOCUMENTARI SUSTINUTE. ESTE STRICT INTERZISA PRELUAREA ARTICOLELOR DE PE SITE SI PREZENTAREA LOR LA ORELE DE CURS. Referatele din aceasta sectiune sunt trimise de diferiti colaboratori ai proiectului nostru. Referatele va sunt prezentate pentru COMPLETAREA STUDIULUI INDIVIDUAL, si va incurajam si sustinem sa faceti si voi altele noi bazate pe cercetari proprii.