Учебная исследовательская работа: «Определение диаметра

Учебная исследовательская работа:
«Определение диаметра капилляров
ткани косвенным методом.»
Выполнил ученик 8 класса МОУ
Рунской ООШ
Голяков Вадим
КАПИЛЯРНЫЕ ЯВЛЕНИЯ
Явления втягивания смачивающей
жидкости в капилляр и выталкивания
несмачивающей жидкости из капилляра
называются
к а п и л л я р н ы м и я в л е н и я м и.


Молекулярное строение
жидкости





Молекулы жидкости в течение некотоpoгo времени колеблются
около случайно возникшего положения равновесия, а затем
перескакивают в новое положение.
в жидкости существует «ближний порядок» в расположении
молекул.
При кратковременных воздействиях на жидкость, меньших
времени «оседлой жизни», обнаруживается большое сходство
свойств жидкости со свойствами твердого вещества.
Основными nризнакамu жидкого состояния являются текучесть
жидкости и сохранение объема. Текучесть жидкости тесно
связана со временем «оседлой жизни» ее молекул
свойства жидкого состояния вещества имеют много общего со
свойствами как твердого, так и газообразного сосmoяний.
Поверхностный слой жидкости


Поверхностный слой создаёт давление на жидкость,
которое называется молекулярным давлением.
Большая величина молекулярного давления
обуславливает малую сжимаемость жидкости .
Молекулы поверхностного слоя должны втягиваться
внутрь жидкости .
Коэффициент поверхностного
натяжения


Величина σ, характеризующая зависимость
избыточной потенциальной энергии свободной
поверхности жидкости от рода жидкости и внешних
условий, в которых она находится, называется
коэффициентом поверхностного натяжения.
Работа молекулярных сил зависит от рода жидкости
и от внешних условий, в которых находится
поверхность жидкости. Эта зависимость и
выражается коэффициентом пропорциональности σ.
A= σΔS
Поверхностное натяжение.



Сила Fn, которая вызывает сокращение площади
свободной поверхности жидкости, действует в
касательной к этой поверхности плоскости и
обусловлена взаимодействием молекул жидкости,
называется силой поверхностного натяжения.
 Fn= σl
Сила поверхностного натяжения действует на любую
замкнутую линию, выделенную на поверхности
жидкости всегда по нормали к этой линии. Это
означает, что поверхностный слой жидкости всегда
находится в состоянии натяжения.
Этим же объясняется шарообразная форма капель
жидкости
Смачивание. Краевой угол




Если молекулы жидкости взаимодействуют
друг с другом слабее, чем с молекулами
твердого вещества, то жидкость называется
смачивающей по отношению к этому
веществу.
Если молекулы жидкости взаимодействуют
друг в другом сильнее, чем с молекулами
твердого вещества, то жидкость называется
несмачивающей по отношению к этому
веществу.
Угол θ принято называть
к р а е в ы м у г л о м.
У смачивающих жидкостей краевой
угол острый, а у несмачuвающих тупой .
Мениск

Искривленная nоверхность сферической формы называеmся, мениско.м (от греческого
слова «менискос» - лунный серп).

У смачивающей жидкости мениск получается
вогнутым, а у несмачивающей - выnуклым.
Капиллярность

Изменение уровня жидкости в капилляре можно
наблюдать в сообщающихся сосудах, если один из
них широкий, а другой достаточно узкий.

если капилляр опущен в смачивающую
жидкость, то она перемещается по
капилляру вверх, если - в
несмачивающую жидкость, то вниз, так
как в этом случае мениск получается
выпуклый, а жидкость выталкивается из
капилляра
Вывод рабочей формулы

Смачивающая жидкость
втягивается внутрь
капилляра. Подъем жидкости
в капилляре происходит до
тех пор, пока
результирующая сила,
действующая на жидкость
вверх, F в не уравновесится
силой тяжести mg столба
жидкости высотой h.
Fпов = mg.
F пов= σ2πr
m = pV = p π r r h
σ 2πr = p π r r h g
откуда диаметр капилляра
D = 2r = 4 σ / pgh
План практической работы по определению
диаметра капиляров

1. Полосками хлопчатобумажной ткани одновременно
прикоснуться к поверхности подкрашенной воды в
стакане, наблюдая поднятие воды в полосках.
2. Через промежутки времени равные 15 минут
измерять линейкой высоты h1 и h2 поднятия в них
воды. До тех пор как прекратится подъем воды.
3. Результаты измерений занести в таблицу и
представить в виде графиков h(t).
4. Рассчитать диаметр капилляров по формуле:
D= 4 σ / pgh

Для воды

σ = 7,3 * 10-2 Н/м




Необходимое оборудование






Водный раствор марганцовки,
Чаша,
Линейка,
Часы,
Три образца хлопчатобумажной ткани,
Два штатива с лапкой и муфтой
Ход эксперимента

Прошло 2 минуты
Прошло 100 минут
Результаты эксперимента
Зависимость высоты подъёма воды по капилярам ткани от
времени
12
8
образец 1
6
образец 2
образец 3
4
2
время, мин
98
92
86
80
74
68
62
56
50
44
38
32
26
20
14
8
0
2
высота h , см
10
Результаты расчётов

Образец 1
h=0,1м

Образец 2
h=0,11м

Образец 3
h=0,075м