Wie man die Oberflächenspannung misst

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Konvertieren Sie die Messung der Stifte in Kraft, indem Sie die Anzahl der Gramm mit 0,00981 N/g multiplizieren. Um die Oberflächenspannung zu berechnen, müssen Sie die gesamte Kraft kennen, die erforderlich ist, um die Nadel von der Oberfläche der Flüssigkeit zu entfernen. Da Sie die Pins im vorherigen Schritt gewogen haben, können Sie diese Berechnung mit dem Umrechnungsfaktor 0,00981 N/g einfach durchführen.

Legen Sie ein Stück Material wie Ton oder Play-Doh auf den Träger, um den Aluminiumbehälter auszugleichen. Bevor Sie mit dem Experiment beginnen, sollten Sie sicherstellen, dass der Strahl flach liegt. Die Schale ist schwerer als die Nadel, so dass sich der Strahl in Richtung der Schale absenkt. Füge auf der gegenüberliegenden Seite des Balkens genügend Ton hinzu, so dass der Balken eben ist.

Wiederholen Sie das Experiment mit einer anderen Flüssigkeit. Reinigen und trocknen Sie den Penny zwischen den einzelnen Flüssigkeitstests. Trocknen Sie die Oberfläche, auf die Sie den Penny gelegt haben, bevor Sie das Experiment wiederholen. Verwenden Sie mehrere Pipetten oder reinigen Sie sie zwischen den Anwendungen.

Stecken Sie die Messwerte in die Gleichung und lösen Sie. Nachdem Sie alle notwendigen Variablen ermittelt haben, können Sie diese in die Formel einfügen und die Oberflächenspannung lösen. Denken Sie daran, alle Ihre Werte in metrische Werte umzuwandeln, damit das Problem richtig gelöst werden kann.

Definieren Sie die zu lösende Gleichung für die Oberflächenspannung. In diesem Experiment wird die Gleichung für die Oberflächenspannung durch die Gleichung F = 2sd bestimmt. F ist die Kraft in Newton (N), s ist die Oberflächenspannung in (N/m) und d ist die Länge der im Experiment verwendeten Nadel. Neuordnung der Gleichung zur Lösung der Oberflächenspannungserträge s = F/2d.

Legen Sie die Nadel oder Büroklammer, die am Balken hängt, in einen Wasserbehälter. Dieser Schritt kann zusätzliche Anstrengungen erfordern, um sicherzustellen, dass die Nadel genau auf der Oberseite der Wasseroberfläche aufliegt. Du willst nicht, dass die Nadel in das Wasser getaucht wird. Füllen Sie einen Behälter mit Wasser (oder einer anderen Flüssigkeit mit unbekannter Oberflächenspannung) und stellen Sie ihn unter die Nadel auf eine Höhe, die es der Nadel ermöglicht, direkt auf der Oberfläche zu liegen.

Füllen Sie einen Behälter mit der Flüssigkeit unbekannter Oberflächenspannung. Füllen Sie sie mit einer flachen Schale oder Schüssel mit etwa einem Zentimeter der betreffenden Flüssigkeit. Die zugegebene Flüssigkeitsmenge spielt keine Rolle, solange man den Anstieg der Flüssigkeit im Kapillarrohr deutlich erkennen kann.

Wiegen Sie eine Charge von Stiften oder mehrere gemessene Wassertropfen auf einer kleinen Postwaage. Sie werden Stifte oder Wassertropfen nacheinander zu der Aluminiumschale hinzufügen, die Sie zuvor gebaut haben. Für die Berechnung ist es wichtig, genau zu wissen, wie viel Gewicht erforderlich ist, um die Nadel aus dem Wasser zu heben.

Falten Sie ein Stück Aluminiumfolie zu einer Schachtel oder Schale. Die Schale muss nicht exakt quadratisch oder rund sein. Die Schale wird mit Wasser oder einem anderen Gewicht gefüllt, also stellen Sie sicher, dass sie stabil genug ist, um dies zu unterstützen.

Definieren Sie die zu lösende Gleichung für die Oberflächenspannung. Die Oberflächenspannung wird durch die Gleichung S = (ρhga/2) gegeben, wobei S die Oberflächenspannung ist, ρ (oder rho) die Dichte der zu messenden Flüssigkeit ist, h die Höhe ist, die die Flüssigkeit im Rohr ansteigt, g die Beschleunigung durch die Schwerkraft ist, die auf die Flüssigkeit wirkt (9,8 m/s) und a der Radius des Kapillarrohres ist.

Hängen Sie eine Nadel oder Büroklammer horizontal am anderen Ende des Balkens mit Faden an. Binden Sie auf der gegenüberliegenden Seite des Trägers eine Büroklammer oder Nadel an das Ende der Schnur, so dass sie flach liegt. Damit das Experiment funktioniert, ist es wichtig, dass die Büroklammer oder Nadel horizontal ist.

Kapillarwirkung verstehen. Um die Kapillarwirkung zu verstehen, müssen Sie zunächst die Haft- und Kohäsionskräfte verstehen. Adhäsion ist die Kraft, die bewirkt, dass eine Flüssigkeit an einer festen Oberfläche haftet, wie beispielsweise am Rand eines Glases. Kohäsionskräfte sind diejenigen, die Flüssigkeitsmoleküle aufeinander zu ziehen. Die Kombination aus Adhäsions- und Kohäsionskräften bewirkt, dass eine Flüssigkeit in der Mitte eines dünnen Rohres nach oben steigt.

Vergleichen Sie die Anzahl der Tropfen, die benötigt werden, um den Penny für jede Flüssigkeit zu füllen. Versuchen Sie, das Experiment mit der gleichen Flüssigkeit mehrmals zu wiederholen, um zu sehen, ob Sie eine genaue Zählung erhalten. Durchschnittliche Anzahl der Versuche durch Addition und Division durch die Anzahl der durchgeführten Versuche. Schreibe auf, welche Substanzen die meisten Tropfen benötigten und welche die wenigsten, um den Penny zu füllen.

Legen Sie ein klares, dünnes Rohr in die Flüssigkeit. Dies ist das Rohr, aus dem Sie Ihre Messungen durchführen, um die Oberflächenspannung zu berechnen. Das Rohr muss frei sein, damit Sie sehen können, wie weit die Flüssigkeit über den Füllstand in der Schale steigt. Das Rohr muss auch durchweg den gleichen Radius haben.

Stecken Sie die Variablen in die Gleichung und lösen Sie sie. Mit den Messungen, die du während des Experiments gesammelt hast, kannst du nun für Kraft lösen. Stecken Sie einfach die Zahlen in die richtige Variable und lösen Sie mit der richtigen Reihenfolge der Operationen.

Messen Sie die Höhe, in der die Flüssigkeit über die Flüssigkeit im Behälter steigt. Legen Sie den Boden eines Lineals direkt über die Flüssigkeit in der Schale und messen Sie, wie hoch die Flüssigkeit in das Rohr gestiegen ist. Das Wasser steigt aufgrund der Auftriebskraft der Oberflächenspannung, die größer ist als die Abwärtskraft der Schwerkraft.

Sammle deine Materialien. Für dieses Experiment benötigen Sie eine Augentropfen, einen trockenen Penny, Wasser, eine kleine Schüssel, Geschirrseife, Öl und ein Handtuch. Die meisten dieser Artikel finden Sie im ganzen Haus oder im Lebensmittelgeschäft. Sie müssen keine Seife und kein Öl verwenden, aber Sie werden wollen, dass verschiedene Flüssigkeiten ihre Oberflächenspannung vergleichen.

Geben Sie die Nadeln oder Wassertropfen nacheinander in Ihren Aluminiumfolienbehälter, bis die Nadel von der Wasseroberfläche befreit ist. Fügen Sie langsam einen Stift oder einen Tropfen Wasser in die Aluminiumschale ein, einen Stift/Tropfen nach dem anderen. Beobachten Sie die Nadel genau, um zu sehen, ob sie bei jedem neuen Zusatz aus dem Wasser kommt. Hören Sie auf, Stifte/Tropfen hinzuzufügen, sobald die Nadel nicht mehr mit der Wasseroberfläche in Kontakt ist.

Konstruieren Sie einen kleinen Balken. In diesem Experiment verwenden Sie einen Balken und eine kleine Nadel, die auf der Wasseroberfläche schwebt, um die Oberflächenspannung zu messen. Der Balken muss gut konstruiert sein, damit Sie ein genaues Ergebnis erzielen können. Sie können viele verschiedene Arten von Materialien dafür verwenden, stellen Sie einfach sicher, dass der Mittelträger etwas Stabiles wie Holz, Kunststoff oder dichter Karton ist.

Einen Tropfen Flüssigkeit nach dem anderen auf den Penny tropfen. Legen Sie den Penny auf ein Handtuch oder eine Fläche, die es Ihnen nicht stört, nass zu werden. Füllen Sie die Pipette mit der ersten Flüssigkeit. Lassen Sie die Flüssigkeit langsam auf den Penny tropfen und achten Sie darauf, dass nur ein Tropfen nach dem anderen fällt. Zählen Sie die Anzahl der Tropfen, die es braucht, um den Penny zu füllen, bis die Flüssigkeit überläuft.

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