В одной и той же капиллярной трубке вода поднимается на 50 мм, а керосин на 26 мм. Как можно определить поверхностное натяжение керосина?

Физика 6 класс Капиллярность поверхностное натяжение капиллярная трубка вода керосин физика 6 класс измерение натяжения свойства жидкостей капиллярный эффект формула поверхностного натяжения сравнение жидкостей Новый

Для того чтобы определить поверхностное натяжение керосина, можно воспользоваться соотношением между высотой подъема жидкости в капиллярной трубке и поверхностным натяжением. Давайте разберемся, как это сделать шаг за шагом.

1. Понимание явления капиллярности:

   Капиллярное явление заключается в том, что жидкость поднимается или опускается в узкой трубке (капилляре) из-за взаимодействия молекул жидкости и стенок трубки. Высота подъема жидкости в капилляре зависит от нескольких факторов, включая поверхностное натяжение жидкости.

2. Формула для капиллярного подъема:

   Высота подъема жидкости в капилляре определяется формулой:

   h = (2 * σ * cosθ) / (ρ * g * r)

   • h — высота подъема жидкости в капилляре
   • σ — поверхностное натяжение жидкости
   • θ — угол смачивания
   • ρ — плотность жидкости
   • g — ускорение свободного падения (приблизительно 9.8 м/с²)
   • r — радиус капилляра
3. Сравнение двух жидкостей:

   В данном случае у нас есть две жидкости: вода и керосин. Поскольку капилляр и угол смачивания одинаковы для обеих жидкостей, можно использовать отношение высот подъема для определения поверхностного натяжения керосина:

   h1 / h2 = (σ1 / σ2) * (ρ2 / ρ1)

   • h1 и h2 — высоты подъема воды и керосина соответственно
   • σ1 и σ2 — поверхностные натяжения воды и керосина соответственно
   • ρ1 и ρ2 — плотности воды и керосина соответственно
4. Известные данные:
   • h1 = 50 мм, h2 = 26 мм
   • σ1 (поверхностное натяжение воды) приблизительно равно 0.0728 Н/м
   • ρ1 (плотность воды) приблизительно равно 1000 кг/м³
   • ρ2 (плотность керосина) приблизительно равно 800 кг/м³
5. Подстановка в формулу:

   Подставим известные значения в формулу:

   50 / 26 = (0.0728 / σ2) * (800 / 1000)

6. Решение уравнения:

   Решим уравнение для σ2:

   (50 / 26) * (1000 / 800) * σ2 = 0.0728

   σ2 = 0.0728 / ((50 / 26) * (1000 / 800))

   σ2 ≈ 0.024 Н/м

Таким образом, поверхностное натяжение керосина составляет приблизительно 0.024 Н/м. Это значение может немного варьироваться в зависимости от условий эксперимента и точности измерений, но в целом оно близко к истинному значению.