Feladat: 41. fizika mérési feladat Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Balogh András ,  Erdélyi Péter ,  Grédics Szilárd ,  Gunyhó Gábor ,  Horváth István ,  Kunsági Máté Sándor ,  Pöltl János Tamás ,  Rácz Attila ,  Szijj Attila ,  Sztrubár Barnabás ,  Szövényi-Lux Mátyás 
Füzet: 1981/május, 239 - 240. oldal  PDF file
Témakör(ök): Mechanikai mérés, Felületi feszültség, Mérési feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1981/január: 41. fizika mérési feladat

Mérjük meg az ,,Ultra'' mosogatópor vizes oldata felületi feszültségének függését a koncentrációtól!

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

A feladat megoldására több lehetőség nyílik. Mérhetjük a felületi feszültséget oly módon, hogy határozott hosszúságú, a folyadék által tökéletesen nedvesített anyagot szakítunk el a folyadéktól, és mérjük a szakításhoz szükséges erőt. Egy ilyen módszerrel végzett szép méréssel találkozhatunk Rácz Attila (Sopron, Berzsenyi D. G., I. o. t.) dolgozatában.
Könnyebben kivitelezhető mérés a cseppszámlálás. A folyadék egy vékony csövön csepeg, és akkor válik le a csepp, amikor súlya meghaladja azt az erőt, amelyet a tapadási felület képvisel. Balogh András (Nagykanizsa, Landler J. G., II. o. t.) körültekintően taglalja a mérést, és megbízható eredményt kap a felületi feszültség‐koncentráció összefüggésre.
Elég pontos a felületi feszültség meghatározása kapilláris emelkedésből. Gunyhó Gábor (Győr, Révai M. G., IV. o. t.) egyik mérésében ezt a módszert követte. A kapilláris cső megszerzése és tisztítása jelenti a problémát.
Balogh András mérését mutatjuk be. A felületi feszültséget a

mg=σ2rπ
összefüggésből származtatta, ahol m a csepp tömege, σ a felületi feszültség, r a csepegtetésre használt szemcseppentő nyílásának sugara.
Koncentráció (súly %)    0    0,25    0,5    1    2    5    10Sűrűség (103kg/m3)     1    1    1    0,975    1,025    1,025    1,063Cseppek száma    260    449    492    527    553    561    570Felületi fesz.(10-2N/m)         6,41    3,75    3,43    3,12    3,12    3,08    3,15

 

A mosóporból 0,25, 0,5, 1, 2, 5 és 10 súly %-os oldatot készített. A konyhai mérlegen kimért mosóport hígítva 10%-os oldatot készített, majd továbbhígítva megkapta a méréshez szükséges koncentrációjú oldatokat.
A leszámolt cseppek tömegét térfogatából, amely mindig (10,0±0,2)  cm3 volt, és fajsúlyából határozta meg. A szemcseppentő kifolyójának átmérője 2r=1,8510-3  m. A mérések eredményét a táblázat mutatja.
A felületi feszültség értékét a koncentráció függvényében ábrázoltuk (l. az ábrát).

A tiszta víz mérése az irodalmi mérésnél lényegesen kisebb értéket ad, amely valószínűleg a leválás helyének nem pontos ismerete miatt van. Ez 10% szisztematikus hibát jelent. A statisztikus hiba körülbelül ennek fele.
A mérés eredményéből látszik, hogy a víz felületi feszültségét már kis mosogatópor is lényegesen, körülbelül felére csökkenti. Ez elősegíti a habzást, ezzel növeli a tisztítóképességet.
Kunsági Máté Sándor (Nagykanizsa, Landler J. G., IV. o. t.) kísérletekkel megmutatta, hogy a hőmérséklet növelésével a felületi feszültség csökken.