Практикум по курсу общей физики по специальности "Фармация". Миловидова С.Д - 36 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

36
появлению дополнительного давления. Непосредственным
следствием этого дополнительного давления является капиллярный
подъем (или опускание) жидкости.
Если жидкость смачивает стенки капилляра , то ее поверхность
внутри капилляра будет вогнутой , если не смачивает - выпуклой .
Искривление поверхности ведет к появлению дополнительного
давления, и жидкость в первом случае (
0
<
∆
p
) будет подниматься по
капилляру, во втором (
0
>
∆
p
) - опускаться .
Описание установки и вывод расчетной формулы
Используемый в данной работе прибор изображен на рис.4.
Он состоит из широкой металлической трубки 3, один конец которой
присоединен к спиртовому манометру 5.
В другой ее конец с помощью резиновой
пробки вставляется капилляр 1, который
опускается в стеклянный стаканчик 2 с
исследуемой жидкостью . К середине
металлической трубки подсоединен
широкий полый металлический цилиндр
9, который опускается в стакан с водой 4.
Изменяя высоту положения столика 6, на
котором стоит стакан 4, можно изменять
давление в данной системе. Положение
столика 7, на котором стоит стаканчик 2,
также можно менять с помощью винта 8.
Если в стаканчик 2 с исследуемой жидкостью опустить капилляр, то
в случае смачивания жидкости его стенок , жидкость поднимется в
капилляре на некоторую высоту h. (В данной работе исследуются только
смачивающие стекло жидкости: вода и спирт.)
Поднятия жидкости, смачивающей стенки в капилляре, обусловлено
возникновением разности давлений (
12
pp
−
) по разные стороны кривой
поверхности жидкости. Эта разность давлений для случая сферической
поверхности жидкости в капилляре определяется формулой (6):
.
2
12
R
pp
α
=−
(7)
А при полном смачивании
.
2
12
pp
α
=−
(8)
В нашем случае р
1
- есть атмосферное давление, а р
2
- давление жидкости
на уровне мениска, причем р
1
= р
2
– ρ gh. Здесь ρ gh - гидростатическое
давление столба жидкости в капилляре, где ρ - плотность жидкости, g -
ускорение свободного давления , h - высота ее поднятия. Следовательно ,
.
12
ghpp
ρ
=
−
(9)
Сравнивая формулы (9) и (10), получим
.
2
gh
r
ρ
α
=
(10)
1
2
7 8
3 9
4
6
5
Рис.6
                                        36
появлению               дополнительного           да вления. Н епосредственны м
следствием э того дополнительного да вления является к а пиллярны й
подъ ем (или опуск а ние) жидк ости.
       Е сли жидк ость сма чива ет стенк и к а пилляра , то ее поверхность
внутри к а пилляра будетвогнутой, если не сма чива ет- вы пук лой.
       И ск ривление поверхности ведет к появлению дополнительного
давления, и жидк ость в первом случае ( ∆p < 0 ) будет поднима ться по
к а пилляру, во втором ( ∆p > 0 ) - опуск аться.
             О писание у стано вки и выво д расчетно й фо рм у лы
       И спольз уемы й вда нной ра боте прибор из обра женна рис.4.
 О н состоит из ш ирок ой мета ллическ ой трубк и 3, один к онец к оторой
                                     присоединен к спиртовому ма нометру 5.
                                     В другой ее к онец с помощ ью рез иновой
                             5
     1    3              9           пробк и вста вляется к а пилляр 1, к оторы й
                                     опуск а ется в стек лянны й ста к а нчик 2 с
                         4
                                     исследуемой жидк остью . К середине
       2
                                     мета ллическ ой      трубк и      подсоединен
                                     ш ирок ий полы й мета ллическ ий цилиндр
                                     9, к оторы й опуск а ется в ста к а нс водой 4.
 7        8
                       6             И з меняя вы соту положения столик а 6, на
                                     к отором стоит стак а н 4, можно из менять
                                     да вление в да нной системе. П оложение
               Рис.6                 столик а 7, на к отором стоит ста к а нчик 2,
та к же можно менять с помощ ью винта 8.
       Е сли в ста к а нчик 2 с исследуемой жидк остью опустить к а пилляр, то
в случа е сма чива ния жидк ости его стенок , жидк ость поднимется в
к а пилляре на нек оторую вы соту h. (В да нной ра боте исследую тся тольк о
сма чива ю щ ие стек ло жидк ости: вода и спирт.)
       П однятия жидк ости, смачива ю щ ей стенк и в к а пилляре, обусловлено
воз ник новением ра з ности давлений ( p2 − p1 ) по ра з ны е стороны к ривой
поверхности жидк ости. Э та ра з ность да влений для случа я сферическ ой
поверхности жидк ости вк а пилляре определяется формулой (6):
                                                 2α
                                     p2 − p1 =      .                         (7)
                                                  R
                                                      2α
А при полном сма чива нии                        p2 − p1 =
                                                         .                (8)
                                                       r
В на ш ем случа е р 1 - есть а тмосферное давление, а р2 - давление жидк ости
на уровне мениск а , причем р1 = р2 – ρ gh. Здесь ρgh - гидроста тическ ое
давление столба жидк ости в к а пилляре, где ρ - плотность жидк ости, g -
уск орение свободного давления, h - вы сота ее поднятия. С ледова тельно,
                                   p2 − p1 = ρgh.                          (9)
С равнива я формулы (9) и (10), получим                       2α
                                                                 = ρgh.       (10)
                                                               r

Страницы