FIZA9.DOC

Wyznaczanie napięcia powierzchniowego za pomocą kapilary.

              Efekt podnoszenia się poziomu cieczy w kapilarze związany jest ze zjawiskiem menisku wklęsłego powstającego w przypadku, gdy wypadkowa siła działająca na cząsteczkę cieczy znajdującą się przy ściance naczynia zwrócona jest na zewnątrz, to znaczy odziaływania między cząsteczkami cieczy i naczynia są większe niż między cząsteczkami samej cieczy.

              W doświadczeniu wykorzystano rurki kapilarne oraz ciecze, dla których można przyjąć, iż menisk ma kształt kulisty, wówczas równanie Laplace’a na ciśnienie wytwarzane przez menisk z postaci:

po uwzględnieniu  R1=R2=r  oraz  porównaniu z równaniem na ciśnienie hydrostatyczne otrzymujemy ostatecznie wzór na współczynnik napięcia powierzchniowego

Wyniki pomiarów :

Wartości  hśr , obliczone  na  podstawie  wzoru :

Dla obliczonych wartości hśr  obliczam  współczynniki napięcia powierzchniowego,

przyjmując następujące dane :

   rT=0.1 mm                  rB=0.1 mm                rW=0.5 mm               ± 0.01 mm

   zT=866.8 kg/m3         zB=879 kg/m3           zW=997.91 kg/m3

Po  podstawieniu  do  powyższego  wzoru  otrzymuję  wartości  liczbowe :

  sT=0.01026 N/m        sB=0.01383 N/m         sW=0.08769 N/m             

Obliczam odchylenie kwadratowe punktów pomiarowych od obliczonej wartości hśr , na  podstawie wzoru :

   dT = 0.57 mm                          dB=0.32 mm                   dW=0.21 mm

Obliczam  odchylenie  standardowe dla  współczynnika  napięcia  powierzchniowego, jako wartości  wyznaczonej  w  sposób  pośredni,  na  podstawie  ogólnego  wzoru, który  w  moim  przypadku  przyjmuje  postać :

Obliczam  przedział  ufności  odpowiadający  prawdopodobieństwu  95%

   dsT = 0.0005 N/m         dsB=0.0003 N/m        dsW=0.001 N/m

Ostatecznie  współczynniki  napięcia  powierzchniowego  dla  poszczególnych  cieczy  przyjmują  wartości :

              dla  toluenu :   sT = 0.0103 ± 0.0005 N/m   

              dla  benzenu :  sB = 0.0138 ± 0.0003 N/m    

              dla  wody  :     sW =0.088 ± 0.001 N/m             

Wnioski :

              Na wynik pomiarów ma wpływ jedynie błąd pomiaru wyskokości słupa cieczy, jest to błąd przypadkowy. Ze względu na dużą dokładność pomiarów dokonywanych przy pomocy katetometru, końcowy błąd obliczenia wartości współczynnika napięcia powierzchniowego jest więc obarczony znikomym błędem przypadkowym, w moim przypadku rzędu maksymalnie 5%. Ewentualne rozbieżności mogły również powstać w związku z utratą przez badane substancje, ich wzorcowych własności, a więc zmianą właściwości fizycznych.