|
|
|
сделать стартовой | добавить в избранное |
 |
|
Определение коэффициента поверхностного натяжения методом компенсации давления Лапласа |
Мыло металлическое "Ликвидатор". 
Коврик для запекания, силиконовый "Пекарь". 
Забавная пачка денег "100 долларов". Министерство образования Российской Федерации Нижнетагильский государственный педагогический институт кафедра физики и МПФ Сикритов А.Н. Определение коэффициента поверхностного натяжения методом компенсации давления Лапласа Выпускная квалификационная работа по физике Научный руководитель: доцент кафедры физики и МПФ Колесников Н.И. Рецензент: Допуск к защите учитель физики зав. кафедры I категории школы №25 физики и МПФ Бабайлова Н.И. Фискинд Е.Э. “ ” 200 г. Нижний Тагил 2002 Содержание Введение 3 Глава I. Определение коэффициента поверхностного натяжения 6 §1. Явление поверхностного натяжения 6 §2. Экспериментальные методы определения коэффициента поверхностного натяжения 16 §3. Определение коэффициента поверхностного натяжения методом компенсации давления Лапласа 29 Глава II. Обработка экспериментальных данных 35 §1. Экспериментальные результаты 35 §2. Методическая разработка лабораторной работы «Измерение коэффициента поверхностного натяжения воды» 37 Заключение 44 Литература 45 Введение В процессе проведения физического практикума необходимо научить учащегося творчески подходить к исследовательской работе, правильно выбирать методику эксперимента и измерительные приборы. Ученики должны научиться понимать и применять теорию изучаемого явления . Сознательное выполнение эксперимента, внимательность и сосредоточенность на процессе измерений, бережное отношение к приборам – необходимые условия успешного проведенияопыта . Учащийся заранее должен ознакомиться с установкой, на которой ему предстоит выполнять лабораторную работу, и сделать ориентировочные измерения. Многие учителя физики проводят в настоящее время те или иные работы, связанные с физическим экспериментом: организуют практикумы, различные физические кружки, дают домашние экспериментальные задания и т.д. Среди этих разнообразных форм обучения, приводящих к всестороннему развитию учащихся, особенно большое значение имеют классные лабораторныеработы . Фронтальный метод постановки лабораторных занятий по физике в средней школе, как известно, имеет ряд весьма важных положительных сторон. Это прежде всего даёт возможность тесно связать лабораторные работы учащихся с изучаемым курсом. Благодаря фронтальному методу лабораторные занятия могут быть поставлены как введение к тому или иному разделу курса, или как иллюстрация к объяснению учителя, или как повторение и обобщение пройденного материала . Таким образом, лабораторный эксперимент учащихся становится необходимым звеном в процессе обучения, значительно помогающим усвоению материала, как и демонстрационные опыты . Всё вышеизложенное объясняет актуальность темы выбранной выпускной квалификационной работы: явление поверхностного натяжения входит в обязательный минимум содержания определяемый государственным образовательным стандартом, особенно в школах теоретическое обучение необходимо подтверждать экспериментом. Объект исследования: процесс обучения физике в средней школе и вузе в области изучения строения и свойств жидкости. Предмет исследования: экспериментальное определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости.
Цель: изучение существующих методов определения коэффициента поверхностного натяжения жидкостей. Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи: - углублённое изучение явления поверхностного натяжения; - ознакомиться с существующими методами определения коэффициента поверхностного натяжения и выявить те, которые можно использовать в школьном курсе; - отработать методику экспериментального определения коэффициента поверхностного натяжения воды методом компенсации давления Лапласа. В первой главе рассматриваются: явление поверхностного натяжения, экспериментальные методы определения коэффициента поверхностного натяжения, а также определение коэффициента поверхностного натяжения методом компенсации давления Лапласа. Во второй главе анализируются экспериментальные результаты данного опыта и приводится методическая разработка лабораторной работы «Измерение коэффициента поверхностного натяжения воды». В заключении сделаны основные выводы о работе. Глава I. Определение коэффициента поверхностного натяжения §1. Явление поверхностного натяжения Изучим одно из свойств поверхности жидкости, соприкасающейся с другой средой, например с её собственным паром, с твёрдым телом, в частности со стенками сосуда. Возьмём катушку и выдуем мыльный пузырь. Как только мы отнимем катушку от рта, плёнка мыльного пузыря начнёт сокращаться, он уменьшится, а затем исчезнет. Взяв проволочное кольцо с привязанной к нему в двух толчках нитью, получим на нём мыльную плёнку (рис.1, а). На плёнке нить лежит свободно. Прорвём плёнку с одной стороны нити. Оставшаяся часть плёнки сократилась, натянув нить (рис.1, б). Получим плёнку на проволочной рамке, одна перекладина которой подвижна(рис.1, в). В этом случае плёнка тоже сократилась, подняв перекладину . Выясним, чем обусловлено свойство поверхности жидкости сокращаться. На рис. 2 изображены три молекулы и сферы их действия. Молекулярные силы, действующие на молекулу 1 со стороны молекул, находящихся в сфере молекулярного действия, взаимно уравновешиваются. В иных условиях оказывается молекула 2 на поверхности жидкости. Над ней имеется пар жидкости, действием молекул которого можно пренебречь. При таком условии молекулярные силы, действующие на молекулу 2, оказываются неуравновешенными, их равнодействующая R направлена в глубь жидкости перпендикулярно к её поверхности. В таком состоянии находятся все молекулы поверхностного слоя толщиной в радиус сферы молекулярного действия (приблизительно слой в 1-2 молекулы). Чтобы молекула 3 оказалась в поверхностном слое жидкости, над ней надо совершить работу против сил, втягивающих её в глубь жидкости. Эта работа совершается за счёт кинетической энергии окружающих её молекул; в результате работы увеличивается потенциальная энергия поверхностного слоя жидкости. Оказавшись в поверхностном слое, молекула станет обладать большей потенциальной энергией, чем молекулы, расположенные в глубине жидкости. Таким избыточным запасом потенциальной энергии обладают все молекулы поверхностного слоя жидкости. Эта энергия прямо пропорциональна величине поверхности жидкости.
Из курса механики известно, что начиная от атома всякая система, включая галактики, при равновесии находится в таком состоянии (из всех возможных), при котором запас её потенциальной энергии минимальный. Применительно к поверхности жидкости это означает, что данная поверхность должна сокращаться (если возможно) до минимума, тогда запас потенциальной энергии поверхностного слоя станет наименьшим. Это сокращение вызывается молекулярными силами, действующими вдоль поверхности жидкости. Они называются силами поверхностного натяжения . Наличием силы поверхностного натяжения и объясняется сокращение плёнки в вышеописанных опытах. Сила поверхностного натяжения, сокращая поверхностный слой, придаёт капле жидкости форму шара, вызывает слипание намоченных водой волос, слипание мокрого песка. Вектор силы поверхностного натяжения F направлен перпендикулярно к любому элементу длины линии, ограничивающей поверхность жидкости, и касательно к этой поверхности (рис. 1, в). В случае, если поверхность жидкости плоская, то вектор силы поверхностного натяжения лежит в плоскости поверхности жидкости. Выясним, как можно измерить силу поверхностного натяжения. Получив мыльную плёнку на проволочной рамке, чтобы она не перемещалась, приложим к ней силу F. Сторона АВ этой рамки подвижна (рис. 1, в). Сила поверхностного натяжения плёнок (одна из которых находится по одну сторону рамки, а другая – по другую) равна весу проволоки АВ и грузика. Если так определять силу натяжения поверхностного слоя, например воды, керосина и т.д., то оказывается, что у разных жидкостей она различна. Для сравнения сил поверхностного натяжения различных жидкостей введена величина, называемая коэффициентом поверхностного натяжения. Величина, характеризующая свойство поверхности жидкости сокращаться и измеряемая силой поверхностного натяжения, действующей на единицу длины линии на поверхности жидкости, называется коэффициентом поверхностного натяжения . Если обозначить длину границы поверхности жидкости l, силу поверхностного натяжения одной плёнки, действующей на этой границе, - F, то коэффициент поверхностного натяжения будет . (1) Коэффициент поверхностного натяжения имеет наименование н/м. С повышением температуры коэффициент поверхностного натяжения чистых жидкостей уменьшается . Асимметрия сил взаимодействия молекул переходного слоя с окружающими их (в пределах объёма молекулярного действия) молекулами приводит, как известно, к представлению о наличии тангенциальных и нормальных относительно поверхности раздела фаз сил, действующих на молекулы переходного слоя . Это – силы поверхностного межфазового натяжения и молекулярного давления. Обе эти категории сил, действующих на молекулы, которые находятся на различных расстояниях от поверхности раздела фаз, не одинаковы по величине: они монотонно убывают в обоих направлениях по нормали к нормали раздела фаз. В этом легко разобраться, рассмотрев прохождение молекулы m через поверхность раздела фаз M (рис. 3). Пусть, например, перемещение молекулы происходит через границу раздела между жидкостью и её насыщенным паром с расстояния ( радиуса молекулярного действия внутри жидкой фазы на то же расстояние в газообразной фазе .
Вера Евгеньевна, надо же шагать дальше. Ввести в 80-й гимназии (это где кафедра наук!) учёные степени – а что? Играть, так играть. Первая степень называется сюцай – расцветающий талант. Как расцвёл, так сразу бац ему степень сюцая. Потом цзюй жень. По-русски это будет повышенный человек. Стал выше сюцая – давай ему степень цзюй жэнь. А уж если измерил коэффициент поверхностного натяжения или измерил влажность с помощью еловой шишки, значит, настала пора присвоить степень цзиньши – совершенствующийся человек. Потом надо думать о создании академии наук и степенях член-корров и действительных членов. А чтобы не путали с РАН, присвоить обществу играющих название «похитители знаний». Так в древнем Риме называли академию наук. Обретались там одни философы. Я думаю, что они потеснятся и примут в свои ряды действительных членов из числа похитителей и физиков. Ниже скороговоркой Верой Евгеньевной сообщается, что лучшие ученики поступают по льготе в Челябинский или Магнитогорский пединститут. Ага! Теперь понятно. Значит, пединституты стали готовить инженеров для нищей России
1. Команда как современный метод администрирования
2. Моделирование как научный метод познания
3. Методы запоминания экономических и юридических статей, правил, определений, теорем
4. Документация как элемент метода бухгалтерского учета
5. Гирудотерапия как нелекарственный метод регуляции гомеостаза
10. Разработка методов определения эффективности торговых интернет систем
11. Метод прогонки решения систем с трехдиагональными матрицами коэффициентов
12. Хламидиоз. Методы определения/диагностики
13. ДЭНС-ТЕРАПИЯ как новый и современный метод лечения в медицине
15. Наблюдение как метод социально – психологического исследования
Закаточная машинка автомат ТМ "Лось", окрашенная. 
Мат для швабры Vileda "Ultra MaX" для швабры. 
Набор фломастеров Bic Kid "Couleur", 12 цветов. 18. Метод моментов в определении ширины линии магнитного резонанса
19. Диалектика как метод исследователя и практика
20. Системный подход как метод познания мира
21. Кредитоспособность ссудозаёмщика и методы её определения
25. “Идеальные типы” как метод исследования культуры по работам М. Вебера в его избранных произведениях
27. Дельфинотерапия как метод психотерапии
28. Управление конфликтами, как метод менеджмента
29. Об украинских непрямых методах определения налогового обязательства
30. Простая формула для определения коэффициента трения в смазываемых дисковых вариаторах
31. Определение иона аммония методом капиллярного электрофореза
32. Генно-инженерные методы как новый биотехнологический подход в аграрном секторе США
Штатив с Bluetooth для создания снимков "selfie" (Camera Stick - Selfie Stick). 
Подгузники Merries для новорожденных, 0-5 кг, экономичная упаковка, 90 штук. 
Форма для выпечки на 9 ячеек "Паровозик", 21,5x29x4,5 см (силикон). 34. Элементы проблемного обучения как метод и средство мотивации учения при изучении темы физики
35. Метод психологического взрыва в психике человека, как метод педагогического воздействия
36. Проблема метода российского налогового права как самостоятельной отрасли права
37. Кинезиология как Метод решения психологических проблем
43. Социологическое анкетирование как метод оценки эффективности внутрикорпоративной газеты
44. Тестирование, как метод исследования
46. Имитационное биомеханическое моделирование как метод изучения двигательных действий человека
47. Релаксация как метод реабилитации спортсменов
48. Философские аспекты моделирования как метода познания
Карандаши цветные "Triangle", 12 цветов. 
Корзина "Плетенка" с крышкой, 35х29х22,5 см (белая). 
Зонт на коляску Lorelli, цвет: зелёный. 49. Контент-анализ, как метод исторического исследования
50. Системный подход как метод познания мира
51. Методы определения ПАУ в объектах окружающей среды
52. Теоретические методы определения
53. Методы социально-экономического прогнозирования как учебной и научной дисциплины
57. Методы определения величины прибыли, направленной на финансирование капитальных вложений
58. Правила определения гражданской сделки как торговой и правовые последствия такой классификации
59. Использование метода весовых коэффициентов при оценке производителей
61. Методы определения С-концевой аминокислоты
62. Некоторые методы определения характеристик деформируемо-сти и прочности грунтов
63. Морфодинамический анализ как метод для целей градостроительного планирования
64. Бизнес-план как метод осуществления финансово-экономической деятельности предприятия
Перчатки виниловые одноразовые, размер L, 100 шт. 
Горшок детский "Бегемотик", белый. 
Коробка для хранения обуви, 610x340x130 мм. 65. Вычисление определенного интеграла методом трапеций и средних прямоугольников
66. Ряды Фурье. Численные методы расчета коэффициентов
67. Развитие бенчмаркинга как метода управления маркетингом на предприятиях
68. Метод определения спроса на основе анализа цен и объемов продаж
69. Синектический метод определения и достижения целей
73. Балансовое обобщение как метод бухгалтерского учета
74. Методы определения абсолютного возраста горных пород
75. Спутниковые методы определения координат
77. Криминалистическое моделирование как метод научного познания
78. Вычисление определенного интеграла методом трапеций
79. Методы определения рН мяса
80. Методы определения базовой цены товара
Фломастеры "Замок", 50 цветов. 
Средство для мытья люстр "UNiCUM", 500 мл. 
Ракета с мыльными пузырями и помпой "Баббл". 81. Сравнительная характеристика методов определения показателей качества
82. Гигиена полости рта как метод профилактики заболеваний пародонта
83. Классический массаж, как метод физической реабилитации
84. Спермограмма как метод лабораторной диагностики
91. Поощрение и наказание как методы педагогического стимулирования школьников
92. Проектный метод как средство развития общетрудовых умений у учащихся 7 класса на уроках технологии
93. Дидактическая игра, как метод пропедевтики акустической дисграфии у дошкольников
94. Сравнение как метод анализа. Виды и уровни сравнительных исследований
95. Метод А.Ф. Смирнова для определения критических нагрузок в стержневых системах
96. Арттерапия, как метод терапевтического воздействия
Чудо трусики для плавания, от 0 до 3-х лет, трехслойные, арт. 1433, для девочек. 
Шторка антимоскитная ТД7-002. 
Пеленки одноразовые впитывающие BabyMil "Эконом" (60х40 см, 30 штук). 98. Рисуночный тест-как метод психоанализа
99. Техника "констелляции греческих божеств" как метод психодрамы
