Bộ thí nghiệm xác định hệ số căng bề mặt của chất lỏng

Mã số: PTVL2016

Nhà sản xuất: AELAB

Mục đích:

  •  Khảo sát hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng.
  •  Xác định hệ số căng bề mặt của nước.

Để khắc phục những nhược điểm của các loạt bộ thí nghiệm đang được các trường sử dụng rộng rãi như:

+ Sai số do dùng lực kế lò xo

+ Sai số do xử lý bề mặt và mép của vòng kim loại

+ Bộ thí nghiệm nhìn thô sơ.

Chúng tôi đưa ra giải pháp sau:

+ Dùng lực kế kỹ thuật số, sai số 0.1mN (hoặc 1mN)

+ Vòng kim loại được mài nhẵn, đánh bóng

+ Thiết kế chuyên nghiệp, chắc chắn

Cơ sở lý thuyết:

Bề mặt chất lỏng luôn luôn có 1 lực theo phương tiếp tuyến với bề mặt có xu hướng co diện tích bề mặt sao cho nhỏ nhất (do vậy nên giọt nước luôn hình cầu). Lực này được gọi là lực căng bề mặt của chất lỏng.

Có nhiều cách để đo lực căng này, chúng tôi sử dụng cách đo lực căng tác dụng lên 1 vòng kim loại được mài nhẵn.

Nhúng vòng kim loại chạm vào mặt chất lỏng, rồi kéo lên mặt thoáng. Khi đáy vòng vừa được nâng lên trên mặt thoáng, nó không bị bứt ngay ra khỏi chất lỏng: một màng chất lỏng xuất hiện, bám quanh chu vi ngoài và chu vi trong của vòng, có khuynh hướng kéo vòng vào chất lỏng. Lực Fc do màng chất lỏng tác dụng vào vòng đúng bằng tổng lực căng bề mặt của chất lỏng tác dụng lên  chu vi ngoài và chu vi trong của vòng.

 

Tiến hành thí nghiệm:

Thí nghiệm được lắp đặt như hình dưới:

Bước 1: Nhúng vòng kim loại vào nước nóng trên 70 độ trong vòng 5 phút. Rồi thả vào đĩa thủy tinh đựng nước như hình trên. Với mục đích loại bỏ những chất hữu cơ như dầu, mỡ, mồ hôi trên vòng.

Bước 2: Bật lực kế số. Nâng chân đế đỡ đĩa thủy tinh lên sao cho mặt dưới của vòng kim loại ngập xuống mặt nước khoảng 2mm. Ấn nút trừ bì của lực kế.

Bước 3: Hạ chân đế xuống từ từ. Quan sát vòng kim loại và lực kế. 

Thấy xuất kiện 1 màng nước (chất lỏng) bám vào vành dưới của vòng kim loại khi nó thoát khỏi mặt thoáng (như hình bên trên).

Giá trị hiển thị trên lực kế chính là lực căng bề mặt Fc.

Dựa vào công thức sau để tính hệ số căng bề mặt:

  ở đây D và d là đường kính ngoài và đường kính trong của vòng.

Nếu vòng được mài sắc cạnh thì d=D