Đang tải... (xem toàn văn)
TƯỜNG TRÌNH THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH HÓA LÍ 2 Họ tên sinh viên Nguyễn Thu Ánh MSSV 4501106003 Ngày 4122021 Mã lớp CHEM142007 Bài 3 XÁC ĐỊNH SỨC CĂNG BỀ MẶT CỦA CHẤT LỎNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐO ÁP SUẤT BỌT.Xác định đường kính ống mao dẫn bằng nước cất. Xác định sức căng bề mặt của các chất lỏng nguyên chất như athanol, ethylene glycol tại nhiệt độ phòng.
TƯỜNG TRÌNH THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH HĨA LÍ Họ tên sinh viên: Nguyễn Thu Ánh MSSV: 4501106003 Ngày: 4/12/2021 Mã lớp: CHEM142007 Bài 3: XÁC ĐỊNH SỨC CĂNG BỀ MẶT CỦA CHẤT LỎNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐO ÁP SUẤT BỌT I MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM: Xác định đường kính ống mao dẫn nước cất Xác định sức căng bề mặt chất lỏng nguyên chất athanol, ethylene glycol nhiệt độ phòng II CÁCH TIẾN HÀNH: Xác định bán kính ống mao dẫn Trước thực đo, mực nước áp kế hình chữ U điều chỉnh vạch Bình giá đỡ thí nghiệm chứa khoảng 1/3 thể tích nước, bình chứa khoảng 2/3 thể tích nước Các chỗ nối phải kín, ống nối bình khơng có khí Dán pipet pasteur vào ống mao dẫn băng dính cho cách đầu ống mao dẫn khoảng 20mm, dùng thước kẹp đo xác khoảng cách ghi lại (khoảng cách chiều cao hz) Đổ nước cất vào cốc 150ml ½ thể tích Đặt cốc nước giá đỡ thí nghiệm dùng núm vặn nâng nâng giá đỡ lên cao đầu pipet ống mao dẫn vừa chạm tới mặt nước Đóng khóa chiều, nâng thật từ từ bình thủy tinh có vịi lên cách điều chỉnh giá thí nghiệm, đồng thời quan sát mức nước ống mao dẫn Khi bọt khí ống mao dẫn bắt đầu ngồi dừng lại ghi độ chênh lệch cột nước áp kế hình chữ U Tính bán kính ống mao dẫn 2 Xác định sức căng bề mặt ethanol, ethylene glycol Tiến hành tương tự nước Từ bán kính r xác định ta xác định sức căng bề mặt σ III KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM: Pmax (cm) => mm Đo lần Đo lần Đo lần Pmax Nước cất 4,00 4,05 4,00 4,02 Ethanol 2,00 2,00 2,05 2,02 Ethylene glycol 3,40 3,45 3,50 3,45 Với t ̊ = 25 ̊C: 𝜌 nước = 0,9970.103 kg.m-3 𝜌 ethylene glycol = 1,1088.103 kg.m-3 𝜌 ethanol = 0,783.103 kg.m-3 g = 9,807 m.s-2 * Xác định bán kính ống mao dẫn: r = 2σ Pmax − hρg Đối với nước cất, ta có 𝜎nước cất = 71,99.10−3 N.m-1 mm = 9,798 N.m-2; N.m-2 = kg.m-1.s-2 2.71,99 10−3 (N m−1 ) ⇒ r= 40,20.9,7980(N m−1 ) − 20 10−3 (m) 0,9970 103 (kg m−3 ) 9,8070(m s −2 ) = 7,2597 10−4 m * Xác định sức căng bề mặt chất lỏng ethanol, ethylene glycol: Ta có: σ = σethanol = r (Pmax − hρg) 7,2597 10−4 (m) 20,20.9,798(N m−2 ) − 20 10−3 (m).0,783 103 (kg m−3 ).9,807(m s −2 ) = 0,0161 N m−1 σeth ylene glycol 7,2597 10−4 (m) = 34,50.9,798(N m−2 ) − 20 10−3 (m).1,1088 103 (kg m−3 ).9,807(m s−2 ) = 0,0438 N m−1 *So sánh giá trị tính với số liệu tra từ sổ tay hóa lí: Sức căng bề mặt Thực nghiệm Sổ tay hóa lí (N/m) (N/m) Chất Ethanol 0,0161 0,0216 Ethylene glycol 0,0438 0,0473 Giá trị sai số ethanol: |0,0161−0,0216| 0,0216 Giá trị sai số ethylene glicol: 100% = 25,46% |0,0438−0,0473| 0,0473 100% = 7,40% Có chênh lệch hai giá trị thực nghiệm lí thuyết Nguyên nhân hóa chất bị lẫn tạp chất (nước, khơng khí,…), q trình quan sát thước đo chưa xác dẫn đến sai số IV TRẢ LỜI CÂU HỎI Sức căng bề mặt gì? Các yếu tố ảnh hưởng đến sức căng bề mặt? - Sức căng bề mặt (còn gọi lượng bề mặt hay ứng suất bề mặt, thường viết tắt σ hay γ hay T ) lực căng đơn vị chiều dài cắt ngang bề mặt chất lỏng chất khí, chất lỏng hay chất rắn khác; có chất chênh lệch lực hút phân tử khiến phân tử bề mặt chất lỏng thể đặc tính màng chất dẻo chịu lực kéo căng - Sức căng bề mặt σ công cần thiết để làm tăng bề mặt lên đơn vị diện tích: σ = ( 𝜕G ) 𝜕A P,T Trong đó: A diện tích bề mặt chất lỏng G lượng Gibbs Trong hệ SI: σ có đơn vị Nm−1 Jm−2 - Các yếu tố ảnh hưởng đến sức căng bề mặt là: + Bản chất chất tiếp xúc: Chất lỏng phân cực, tương tác phân tử lớn, nội áp lớn, sức căng bề mặt lớn Sự có mặt lớp chất lỏng thứ lớp chất lỏng thứ hai không trộn lẫn với ln ln làm sức căng bề mặt giảm Sự giảm sức căng bề mặt nhiều khác biệt độ phân cực hai chất lỏng bé Các chất lỏng có độ phân cực gần tan lẩn với nhiều sức căng bề mặt chúng khơng Nếu hai chất lỏng hịa tan phần vào sức căng bề mặt giới hạn lỏng lỏng gần hiệu số sức căng bề mặt chất ( bão hòa chất kia) so với khơng khí Dưới tác dụng sức căng bề mặt, thể tích khối chất lỏng hướng tới dạng hình cầu (nếu khơng có ngoại lực) bề mặt hình cầu bề mặt bé giới hạn thể tích chất lỏng cho Chẳng hạn sức căng bề nước nước khác với sức căng bề mặt nước benzene + Nhiệt độ: Khi nhiệt độ tăng sức căng bề mặt giảm xuống Sức căng bề mặt đa số chất lỏng giảm gần tuyến tính nhiệt độ tăng (trừ kim loại nóng chảy) + Lượng chất hịa tan + Sự tương tác phân tử chất Nêu nguyên tắc phương pháp áp suất bọt? - Ở phương pháp này, khơng khí từ ống mao dẫn nhúng chìm chất lỏng cần nghiên cứu - Các ống nối phải kín, hai ống nối phải khơng có khí, nước áp kế chữ U điều chỉnh vạch - Đặt cốc dung dịch cân đo giá đỡ thí nghiệm dùng núm vặn nâng nâng giá đỡ lên cao đầu pipet ống mao dẫn vừa chạm tới mặt dung dịch cần đo - Nâng thật từ từ bình thủy tinh có vịi lên cách điều chỉnh giá thí nghiệm, đồng thời quan sát mức nước ống mao dẫn Khi bọt khí ống mao dẫn bắt đầu ngồi dừng lại ghi độ chênh lệch cột nước áp kế hình chữ U - Sức căng bề mặt tính dựa vào áp suất cần phải tăng để đẩy bọt khí khỏi ống mao dẫn, dựa vào bán kính ống mao dẫn, độ sâu nhúng chìm ống mao dẫn 3 Hiện tượng mao dẫn gì? Nêu ví dụ tượng mao dẫn thực tế? - Hiện tượng mao dẫn tượng chất lỏng tự dâng lên cao, vùng khơng gian hẹp, chí ngược hướng với ngoại lực - Ví dụ tượng mao dẫn thực tế: • Nước chất dinh dưỡng vận chuyển đến phận qua hệ thống mao dẫn rễ, thân cây, • Ứng dụng nhuộm màu hoa • Phương pháp trồng thủy canh: Đặt đầu sợi bấc hút cho chạm vào phần rễ Đầu bấc chìm dung dịch dinh dưỡng Sợi bấc làm nhiệm vụ hút nước dung dịch dinh dưỡng lên cung cấp cho rễ (tương tự sợi bấc đèn dầu, hút dầu lên để trì cháy) nhờ vào hoạt động mao dẫn • Dầu hỏa ngấm đến bấc, ứng dụng làm đèn dầu • Khi cần lấy máu xét nghiệm máu dâng lên bên ống thủy tinh • Giấy thấm, gạch thấm, sợi vải • Ứng dụng làm bút máy: thân bút có loạt khe nhỏ ngịi bút có rảnh nhỏ để dẫn mực từ ruột chứa mực lên đầu ngòi bút Khi viết, mực di chuyển “xuống dốc” vào đầu bút trọng lực hoạt động mao dẫn giúp giữ cho lượng mực dư thừa khơng chảy • Nước mắt, tượng ù tai, tượng máu “sôi” • Trong nông nghiệp: người dân trồng thường phải cày bừa, vun xới để khơi thông ống mao dẫn khơng khí mặt đất, tạo điều kiện cho hút nước giữ nước thuận lợi • Trong y học: Trong thể, mạch máu nhỏ mao mạch, hỗ trợ hoạt động bơm tim, giúp máu lưu thông mạch dễ dàng • Trong thủy văn: xây dựng hệ thống lấy nước từ khu vực ẩm ướt đến khu vực khô hạn • Trong nhà cửa: Nước thấm từ đất lên chân tường nhà theo mao quản tường .. .2 Xác định sức căng bề mặt ethanol, ethylene glycol Tiến hành tương tự nước Từ bán kính r xác định ta xác định sức căng bề mặt σ III KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM: Pmax (cm) => mm Đo lần Đo lần Đo lần... ngang bề mặt chất lỏng chất khí, chất lỏng hay chất rắn khác; có chất chênh lệch lực hút phân tử khiến phân tử bề mặt chất lỏng thể đặc tính màng chất dẻo chịu lực kéo căng - Sức căng bề mặt σ... hình cầu bề mặt bé giới hạn thể tích chất lỏng cho Chẳng hạn sức căng bề nước nước khác với sức căng bề mặt nước benzene + Nhiệt độ: Khi nhiệt độ tăng sức căng bề mặt giảm xuống Sức căng bề mặt đa