Tallinna Tehnikaülikooli Füüsika instituut Üliõpilane: Teostatud: Õpperühm: Kaitstud: Töö nr. 28 OT Pindpinevus Töö eesmärk: Töövahendid: Vee pindpinevusteguri määramine Katseseade, vesi, mõõteskaala, tehnilised tilga meetodil. kaalud. Skeem 1. Pipett 2. Kraan 3. Anum 4. Mõõtemikroskoop 5. Nihutatav tuubus Töö teoreetilised alused. Pindpinevus avaldub vedeliku pinna omadusest tõmbuda kokku
tasakaalustab pinna kõverusest tingitud lisarõhu. Kui märgamine on täielik, siis meniski radius on võrdne kapillaari raadiusega ja 2 p = = gh (3) r Kus r on kapillaari raadius, - vedeliku tihedus, g- raskuskiirendus, h- vedeliku tõusu kõrgus kapillaaris. Mõõtnud vedeliku tõusu kõrguse kapillaaris ja teades vedeliku tihedust , saab valemist (3) arvutada pindpinevusteguri rh = g (4) 2 Tõusu kõrgus h mõõdetakse vedeliku nivoo suhtes suures anumas. Suurema täpsuse saamiseks mõõdetakse kõrgus meniski haripunktini h' ja ülejäänud vedeliku osa arvel liidetakse sellele 1/3r 1 h = h'+ r 3 Mõõtmine on mugavam, kui kasutatakse kahte kapillaari raadiusega r 1 ja r2. Valemi(4) järgi on vedeliku sammaste kõrgused nendes torudes 2 2
Tallinna Tehnikaülikool Füüsikainstituut Üliõpilane: Natalia Novak Teostatud: Õpperühm: YAMB11 Kaitstud: Töö nr: 28 TO: PINDPINEVUS Töö eesmärk: Töövahendid: Vee pindpinevusteguri määramine tilga Katseseade, vesi, mõõteskaala, tehnilised kaalud. meetodil. Skeem 1. Töö teoreetilised alused Pindpinevus avaldub vedeliku pinna omadusest tõmbuda kokku. Seda põhjustavad molekulaarjõud. Kui vedeliku sees olevale molekulile on teda ümbritsevate molekulide poolt mõjuv keskmine jõud võrdeline nulliga, siis pinnakihi molekulile mõjuv summaarne jõud on nullist erinev. Pinnast ühele ja
mg = , (2) d kus d on tilga kaele läbimõõt tema torult eraldumise momendil. Tabel 28.1 Mõõtemikroskoobi skaalajaotise väärtuse määramine Mõõdetav suurus Katse 1 2 3 4 5 nr. Objekt-mikromeetri jaotiste arv n Mikroskoobi skaalajaotiste arv m Mikroskoobi skaalajaotise väärtus a a = ........... ±........... Tabel 28.2 Pindpinevusteguri määramine Katse nr. mo , g N mo+ m1 , g m1 , g m,g dm d , mm m = ........... ± ........... d =........... ±...........
Pindpinevusjõud- vedeliku pinna puutuja sihis panna piirjoonega risti mõjuvat jõudu, mis püüab vedeliku vaba pinna suurust ähendada. Tekib kuna vedelik käitub nii nagu oleks ta kaetud elastse pingul kummikilega ning seetõttu üritab oma pinda alati muuta minimaalne. Pindpinevusjõud hoiab väikesed kastepiisad enamvähem kerakujulised. Pindpinevustegur, mis on arvuliselt võrdne jõuga, millega vedeliku pind tõmbab 1 m pikkust pinnapiirjoont. Pindpinevusteguri ühikuks on 1 N/m = 1 J/m2 . Pindpinevustegur sõltub ka vedeliku temperatuurist : mida kõrgem on temperatuur, seda väiksem on pindpinevustegur. Samuti sõltub pindpinevustegur vedelikus olevatest lisanditest. Näiteks mõned ained (pesuvahendid, piiritus) vähendavad pindpinevust Vedeliku tõusu kõrgus kapillaartorus Seame endale ül kui kõrgele h tõuseb vedelik kapilaartorus, mille radius on r. Kuna toru ristlõikepind on ringjoon, mille pikkus l=2piir.
hõljuvad tilgad (vihmapiisad) on siiski kerakujulised, kiiremal langemisel natuke langemissuunas lapikuks surutud. 5. Tihedaks vajunud mullast on ka vee auramine kiirem, st kobestamata muld kuivab kiiremeini kui kobestatud muld. Kõik see aga omakorda mõjutab toitainete kättesaadavust, taimekasvu ja hiljem saagikust. Parim aeg kobestamiseks on pärast kastmist ja tugevamaid vihmasadusid. 6. Vedelikud tõusevad kõrgemale peenemates kapillaarides ja suurema pindpinevusteguri korral. Hg on raskeim vedelik, ületades vee tiheduse 13,6kordselt. Liiter Hg-d on raskem ämbritäiest veest ja raudvasar ujub elavhõbedas kui kork vees. Et Hg on vedelas olekus -38 kuni 357 ° C juures ning soojendamisel paisub ühtlaselt.Tihedus vee suhtes on 13,546.Näiteks elavhõbetermomeetris kõverdub menisk teistpidi, sest elavhõbe klaasi ei märga. 7.Keemistemperatuur ehk keemispunkt ehk keemistäpp on temperatuur,
võimalikult minimaalset pindala. 15. Mida nimetatakse pindpinevusjõuks? Jõudu,mida kokkutõmbuv vedelikupind avaldab temaga piirnevatele kehadele. 16. Mida nimetatakse märgamiseks ja mittemärgamiseks? Märgamiseks nimetatakse seda, kui vedelik mööda pinda tõkestamatult laiali voolab. Mittemärgamiseks nimetatakse seda, kui mingil alusel asuvad vedelikutilgad püüdlevad kera kuju poole. 17. Pindpinevusteguri tähis ja ühik. Tähis : ja ühik on 1N/m 18. Mida nimetatakse tahkisteks? Millised ained on amorfsed? Tahke aine millel on kristallstruktuur. Ja tahked ained millel kristallstruktuur puudub, nimetatakse amorfsekteks. 19. Millal on tegemist monokristalliga? Millal polükristalliga? Krisatllilises aines ehk tahkises paiknevad molekulid kindla korra järgi. Kui see süsteeb säilib üle terve ainekoguse, siis öeldakse,et tegemist on monokristalliga.
potentsiaalses energias, võrreldes molekulide energiaga vedeliku sees. Väljendub pinna omaduses kokku tõmbuda, s.t. omandada minimaalset võimalikku pindala. · Pindpinevusjõud - jõud, mis mõjub piki vedeliku pinda seda piiravatele või sellega kontakteeruvatele kehadele. · Pindpinevustegur - näitab, kui suur pindpinevusjõud mõjub selles vedelikus pinna katkirebimisjoone ühikulise pikkuse kohta = Fp / l . Pindpinevusteguri ühikuks on njuuton meetri kohta (1 N/m). Pindpinevustegurit võib esitada ka vedeliku pinnaenergia ning selle pinna pindala suhtena: = Up / S. · Märgamine - Kui vedelik mööda pinda tõkestamatult laiali voolab siis on tegu märgamisega. · Mittemärgamine - kui mingil alusel asuvad vedelikutilgad püüdlevad kera kuju poole siis on tegu mittemärgamisega. · Kapillaar/kapillaarsus - nähtus, mis seisneb vedelikutaseme tõusus või
mõjutavad seda ühtlaselt. 2) pinnal: molekuli tõmmatakse pinnalt vedeliku sisse, aga see ei saa sinna, kuna teised molekulid on ees. 26) Mida näitab pindpinevustegur (lk 29)? – Kui puudutada rõngaga veepinda ja siis püüda rõngast veepinnalt üles tõsta, siis selgub, et veepind ei taha rõngast hästi lahti lasta – rõnga raskusjõule lisandub pindpinevusjõud. Kui me jagame pindpinevusjõu rõnga pikkusega saame pindpinevusteguri, mis näitab iga pikkus ühiku kohta tulevat pindpinevusjõudu. Sigma – pindpinevustegur (oomega) Pindpinevusjõud (Fpp) rõnga ümbermõõt – (l) Ühik N/m 27) Mis on 1) märgamine, 2) mittemärgamine, too näiteid (lk 30) – Sõltub ühest asjaolust. Märgamine ja mittemärgamine sõltub sellest, millised tõmbejõud aineosakeste vahel on tugevamad, millised nõrgemad. Märgamine ja mittemärgamine esineb vedela ja tahke keha vahel
Sellest tulenevast ei liigu paljud molekulid pinnakihist enam tagasi vedeliku ja pinnakihi molekulid omavad tõendava potentsiaalse energia,mis moodustab osa vedeliku siseenergiast. Vedeliku vaba pinna potentsiaalse lisaenergia arvelt tõmbavad pindpinevusjõud pinna kõveraks ja veetilga ümaraks. Pindpinevusjõud on suunatud vedeliku kõverdunud pinna puutuja sihis ning on risti pinna piirjoonega igas punktis. Pindpinevusjõud võrdub pindpinevusteguri ja pinna piirjoone pikkuse korrutisega F= *l Siin pindpinevustegur on võrdne pindpinevusjõuga,mis mõjub ühikulise pinna piirjoone pikkuse kohta =F/l Pindpinevustegur sõltub vedeliku keemilistest omadustest ja temperatuurist.SI süsteemis on pindpinevusteguri ühikuks N/m. 2.2.Vedelike dünaamika 2.2.1.Joa pidevuse teoreem · Vedeliku liikumise oleku saab määrata,kui iga ruumipunkti jaoks on teada kiirusvektor,kui aja funktsioon
tõmbejõud ülekaalus.Sellest tulenevast ei liigu paljud molekulid pinnakihist enam tagasi vedeliku ja pinnakihi molekulid omavad tõendava potentsiaalse energia,mis moodustab osa vedeliku siseenergiast. Vedeliku vaba pinna potentsiaalse lisaenergia arvelt tõmbavad pindpinevusjõud pinna kõveraks ja veetilga ümaraks. Pindpinevusjõud on suunatud vedeliku kõverdunud pinna puutuja sihis ning on risti pinna piirjoonega igas punktis. Pindpinevusjõud võrdub pindpinevusteguri ja pinna piirjoone pikkuse korrutisega F= *l Siin pindpinevustegur on võrdne pindpinevusjõuga,mis mõjub ühikulise pinna piirjoone pikkuse kohta =F/l Pindpinevustegur sõltub vedeliku keemilistest omadustest ja temperatuurist.SI süsteemis on pindpinevusteguri ühikuks N/m. 2.2.Vedelike dünaamika 2.2.1.Joa pidevuse teoreem Vedeliku liikumise oleku saab määrata,kui iga ruumipunkti jaoks on teada kiirusvektor,kui aja funktsioon
pinpinevus Fp=. ; l - süstla ava laius. Mg/l. 100 tilga ruumala, sealt mass. Fr=mg (raskusjõud) ❏ Kapillaarsus- Toru sisemine ümbermõõt, ❏ Pindpinevusjõud otse. (jõu ühik N) Pindpinevusjõudu saab mõõta otse dünamomeetriga Tõstad veest välja traadist rõngast. Vesi hoiab sellest kinni, pindpinevusjõud mõjub allapoole. L - rõnga ümbermõõt x2! Pindpinevusteguri arvutamine ❏ Ükski neist meetoditest pole päris täpne, sest jätavad arvestamata pindade erinevuse(klaas vs plastiksüstal) ❏ Ühe tilga mass ~0,0513g ❏ Pindpinevust juhivad kohesioonijõud, märgamist adhesiooni- ja kohesioonijõud koos ❏ Seebimullide tegemiseks peab pindpinevustegurit vähendama. Pindaktiivsed ained. Mullid kuivavad õhukeseks, sisemine ja välimine külg saavad kokku Tuumareaktsioonid ❏ Kulla valmistamine (eesmärk)
vedeliku või gaasi tihedus, V keha ruumala raskuskiirendusega (P=mg). Esimeses ja g vaba langemise kiirendus. peatükis leidsime, et eseme vedeliku pinnale ujuma jäämine sõltub keha kujust ja materjalist. Seega peab vedelikus mõjuma mingi jõud, mis takistab keha põhja Pindpinevusjõud võrdub pindpinevusteguri minekut, seda jõudu nimetatakse ja pinna piirjoone pikkuse korrutisega üleslükkejõuks. F= *l üleslükkejõud Fü sõltub vedelikku asetatud keha ruumalast ja vedeliku Siin pindpinevustegur on võrdne tihedusest. pindpinevusjõuga,mis mõjub ühikulise pinna piirjoone pikkuse kohta 2.1.3.Pindpinevus
pinnakihis ja sisemuses olevale molekulile mõjuva resultantjõu erinevuse. Jõudu, mida kokkutõmbuv vedelikupind avaldab temaga piirnevatele kehadele, nimetatakse pindpinevusjõuks. See jõud mõjub alati vedeliku pinna tasandis. Pindpinevusjõud Fp on seotud pinna piirjoone pikkusega l järgmiselt: F p = . l , kus on pindpinevustegur, mis on arvuliselt võrdne jõuga, millega vedeliku pind tõmbab 1 m pikkust pinnapiirjoont. Pindpinevusteguri ühikuks on 1 N/m = 1 J/m2 . Pindpinevustegur sõltub ka vedeliku temperatuurist : mida kõrgem on temperatuur, seda väiksem on pindpinevustegur. Samuti sõltub pindpinevustegur vedelikus olevatest lisanditest. Näiteks mõned ained (pesuvahendid, piiritus) vähendavad pindpinevustegurit. Selliseid aineid nimetatakse pindaktiivseteks aineteks. Kui vedelik satub kokkupuutesse tahke keha pinnaga, tuleb arvestada tõmbejõude vedeliku pinna ja tahke keha molekulide vahel. Kui vedeliku molekulide
Siirdesoojuse SI-ühikuks on 1 J/kg. Siirdel suurema siseenergiaga olekusse siirdesoojus neeldub aines, siirdel väiksema siseenergiaga olekusse ta eraldub. Pindpinevusjõud on pinnal asetsevate vedeliku molekulide omavaheline tõmbejõud. Pindpinevusjõu mõjul püüab vedelikupiisk võtta vähima pindalaga (sfäärilist) kuju. Vedeliku pindpinevustegur näitab, kui suur pindpinevusjõud mõjub selles vedelikus pinna katkirebimisjoone ühikulise pikkuse kohta = Fp / l . Pindpinevusteguri ühikuks on njuuton meetri kohta (1 N/m). Pindpinevustegurit võib esitada ka vedeliku pinnaenergia ning selle pinna pindala suhtena: = Up / S. Soojusjuhtivuse põhiseadus: soojusvoo tihedus on võrdeline temperatuuri gradiendiga, jQ = - K (dT/dx). Mida rohkem temperatuur mingis suunas muutub (mida suurem on dT/dx), seda rohkem soojus selles suunas levib. Soojusvoo tihedus jQ = Q / ( t S) näitab, kui suur
Siirdesoojuse SI-ühikuks on 1 J/kg. Siirdel suurema siseenergiaga olekusse siirdesoojus neeldub aines, siirdel väiksema siseenergiaga olekusse ta eraldub. Pindpinevusjõud on pinnal asetsevate vedeliku molekulide omavaheline tõmbejõud. Pindpinevusjõu mõjul püüab vedelikupiisk võtta vähima pindalaga (sfäärilist) kuju. Vedeliku pindpinevustegur näitab, kui suur pindpinevusjõud mõjub selles vedelikus pinna katkirebimisjoone ühikulise pikkuse kohta = Fp / l . Pindpinevusteguri ühikuks on njuuton meetri kohta (1 N/m). Pindpinevustegurit võib esitada ka vedeliku pinnaenergia ning selle pinna pindala suhtena: = Up / S. Soojusjuhtivuse põhiseadus: soojusvoo tihedus on võrdeline temperatuuri gradiendiga, jQ = - K (dT/dx). Mida rohkem temperatuur mingis suunas muutub (mida suurem on dT/dx), seda rohkem soojus selles suunas levib. Soojusvoo tihedus jQ = Q / (t S) näitab, kui suur
Iga vee molekul on vesiniksidemete abil seotud lähimate naabermolekulidega, moodustades tetraeedrilise struktuuri. Vee ja õhu piirpinnal jääb see struktuur tasakaalustamata (Joonis 14). Paariliseta jäänud sideme pooled moodustavadki pindkile. Viimane püüab kokku tõmbuda ja omandada nii väikese pindala kui võimalik. Antud ruumala juures on minimaalne pind keral. Taolist pinna püüet kokku tõmbuda nimetataksegi pindpinevuseks.! 2 Pindpinevusteguri ühikuks on 1 N/m = 1 J/m . Pindpinevustegur sõltub vedeliku temperatuurist : mida kõrgem on temperatuur, seda väiksem on pindpinevustegur. Samuti sõltub pindpinevustegur vedelikus olevatest lisanditest. Näiteks mõned ained (pesuvahendid, piiritus) vähendavad pindpinevustegurit. Selliseid aineid nimetatakse pindaktiivseteks aineteks. Kui vedelik satub kokkupuutesse tahke keha pinnaga, tuleb arvestada tõmbejõude vedeliku pinna ja tahke keha molekulide vahel
Üleslükkejõud võrdub keha poolt välja tõrjutud vedeliku või gaasi kaaluga. F = mg = Vg, kus · = vedeliku tihedus · V = keha ruumala · g = vaba langemise kiirendus · m = keha mass. 2.1.3. Pindpinevus: Pindpinevus on vedeliku pinnakihi omadus, mis väljendub vastuseisus vedeliku pinda suurendavatele jõududele. Pindpinevust saab väljendada numbrilise kordaja - nn. pindpinevusteguri kaudu. See kordaja näitab, kui palju tuleb teha tööd vedeliku pinna suurendamiseks võrra: Pindpinevus tekib vedeliku sisejõudude toimel ning püüab vähendada vedelikuosakese välispinda. loomulikult on erinevatel vedelikel erinev pindpinevustegur . Ka sõltub teguri väärtus välistingimustest nagu temperatuur, rõhk, vedelikku ümbritseva gaasi koostis. 2.2. Vedelike dünaamika 2.2.1
Pindpinevus on nähtus, mille tulemusena vedeliku pind omandab minimaalse võimaliku suuruse. Jõudu, mida kokkutõmbuv vedelikupind avaldab temaga piirnevatele kehadele, nimetatakse pindpinevusjõuks. See jõud mõjub alati vedeliku pinna tasandis. Pindpinevusjõud Fp on seotud pinna piirjoone pikkusega l järgmiselt: Fp = . l , kus on pindpinevustegur, mis on arvuliselt võrdne jõuga, millega vedeliku pind tõmbab 1 m pikkust pinnapiirjoont. Pindpinevusteguri ühikuks on 1 N/m = 1 J/m2 . Pingeks nimetatakse töö hulka, mida on vaja teha, et viia positiivne ühikuline laeng ühest väljapunktist teise: U= A/q. Pinge ühikuks on üks volt (1 V), mis tekib siis, kui laengu 1 kulon viimisel ühest punktist teise teeb elektriväli töö 1 dzaul: 1 V = 1 J/1 C. pinnaga risti. Rõhu ühik on 1 paskal (Pa): 1 Pa = 1 N/ 1m2. Polariseeritud valguseks nimetatakse valgust, milles valguslaine E-vektor võngub ühes kindlas tasandis
Siirdesoojuse SI-ühikuks on 1 J/kg. Siirdel suurema siseenergiaga olekusse siirdesoojus neeldub aines, siirdel väiksema siseenergiaga olekusse ta eraldub. Pindpinevusjõud on pinnal asetsevate vedeliku molekulide omavaheline tõmbejõud. Pindpinevusjõu mõjul püüab vedelikupiisk võtta vähima pindalaga (sfäärilist) kuju. Vedeliku pindpinevustegur näitab, kui suur pindpinevusjõud mõjub selles vedelikus pinna katkirebimisjoone ühikulise pikkuse kohta = Fp / l . Pindpinevusteguri ühikuks onnjuuton meetri kohta (1 N/m). Pindpinevustegurit võib esitada ka vedeliku pinnaenergia ning selle pinna pindala suhtena: = Up / S. Soojusjuhtivuse põhiseadus: soojusvoo tihedus on võrdeline temperatuuri gradiendiga, jQ = - K (dT/dx). Mida rohkem temperatuur mingis suunas muutub (mida suurem on dT/dx), seda rohkem soojus selles suunas levib. Soojusvoo tihedus jQ = Q / ( t S) näitab, kui suur soojushulk Q läbib ühikulise ajavahemiku jooksul soojuse
Hüdrodünaamika põhivõrranditeks on pidevuse teoreem ja Bernoulli võrrand. Mõlemad kujutavad endast mehaanika jäävusseaduste formuleeringuid hüdrodünaamika jaoks. Lihtsuse mõttes alustame ühemõõtmelisest voolamisest - voolamisest torus. PINDPINEVUS · Pindpinevus on vedeliku pinnakihi omadus, mis väljendub vastuseisus vedeliku pinda suurendavatele jõududele. Pindpinevust saab väljendada numbrilise kordaja - nn. pindpinevusteguri kaudu. See kordaja näitab, kui palju tuleb teha tööd vedeliku pinna suurendamiseks võrra: Pindpinevus tekib vedeliku sisejõudude toimel ning püüab vähendada vedelikuosakese välispinda. loomulikult on erinevatel vedelikel erinev pindpinevustegur . Ka sõltub teguri väärtus välistingimustest nagu temperatuur, rõhk, vedelikku ümbritseva gaasi koostis. 40 Pidevuse teoreem:
102. Vesi elukeskkonnana võrreldes õhkkeskkonnaga. Tihedus: Vesi on kõige tihedam 4 kraadi juures. Üldine vee tihedus on 1 kg /m3. Õhkkeskkonna tihedus on 1.29 kg /m3. Tihedus sõltub temperatuurist ja rõhust. Pindpinevus: Pindpinevus on pinnanähtus, kus vedeliku pinnakiht käitub kui elastne kile. Vedeliku pinnamolekulid mõjustavad üksteist tõmbejõududega, mis on suunatud piki pinda ja püüavad pinna suurust vähendada. Veel on toatemperatuuril suur pindpinevusteguri väärtus. See on põhjustatud tugevast kohesioonist vee molekulide vahel tänu vesiniksidemete ja Van der Waalsi interaktsioonide olemasolule. Kuna vedeliku pinna tekkimiseks on vaja teha tööd, püüab vedelik võimalikult vähendada oma pindala. See fakt seletab mõned eluslooduses leiduvaid nähtusi: 1. Vesi mittemärguvate ainete pinnal, näiteks teflonil või polüetüleenil (see võib olla ka taime leht, kaetud vahaja kutiikulaga) võtab tilga kuju
pinnakihis ja sisemuses olevale molekulile mõjuva resultantjõu erinevuse. Jõudu, mida kokkutõmbuv vedelikupind avaldab temaga piirnevatele kehadele, nimetatakse pindpinevusjõuks. See jõud mõjub alati vedeliku pinna tasandis. Pindpinevusjõud Fp on seotud pinna piirjoone pikkusega l järgmiselt: Fp = . l , kus on pindpinevustegur, mis on arvuliselt võrdne jõuga, millega vedeliku pind tõmbab 1 m pikkust pinnapiirjoont. Pindpinevusteguri ühikuks on 1 N/m = 1 J/m2 . 29 Pindpinevustegur sõltub vedeliku temperatuurist : mida kõrgem on temperatuur, seda väiksem on pindpinevustegur. Samuti sõltub pindpinevustegur vedelikus olevatest lisanditest. Näiteks mõned ained (pesuvahendid, piiritus) vähendavad pindpinevustegurit. Selliseid aineid nimetatakse pindaktiivseteks aineteks.
annaabi.ee 
