Feladat: 95. fizika mérési feladat Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Puhl Ferenc 
Füzet: 1987/december, 479 - 480. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Hőtani mérés, Mechanikai mérés, Felületi feszültség, Mérési feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1987/január: 95. fizika mérési feladat

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

A megoldók többsége két módszer közül választotta ki saját mérési eljárását.
Az első csoport azt a jelenséget használta ki, hogy egy vékony kapillárisban a folyadékszint a szabad folyadékfelszínnél magasabbra emelkedik. Az emelkedés mértéke lineárisan függ a felületi feszültségtől; a megfelelő összefüggés h=2αϱgrcosϑ alakú, ahol h a folyadékszint emelkedése, α a felületi feszültség, ϱ a folyadék sűrűsége, g a nehézségi gyorsulás, r a kapilláris sugara, míg ϑ a folyadék és a kapilláris közötti nedvesítési szög. A ϑ szög üveg és víz érintkezése esetén jó közelítéssel 0-nak tekinthető: Ahhoz, hogy α-t pontosan mérhessék, a megoldók kis átmérőjű kapillárist kellett hogy használjanak. Vékony kapilláris esetén viszont a vízben lévő buborékok (főleg magasabb hőmérsékleten) zavarták a mérést.
Némileg pontosabb vizsgálatra adott lehetőséget az ún. csepegtetéses módszer. Ez az eljárás azon a meggondoláson alapul, hogy egy csőből (vagy pl. egy pipettából) kicseppenő csepp súlya éppen akkora, amekkora a cső kerületén a felületi feszültség miatt a cseppre ható erő. (Tekintsünk el a csepp elválásakor bekövetkező befűződéstől.) A felületi feszültség meghatározásához a kapilláris átmérőjét és adott hőmérsékleten egy csepp tömegét kellett mérni. Az előbbi feladat könnyen megoldható, míg az utóbbi akkor végezhető el pontosan, ha sok ( 50‐100) csepp tömegét mérjük. A víz sűrűségének hőmérséklettel való változását, mint kb. 1 %-os effektust okozó jelenséget, elhanyagolhatjuk. Mivel a csepegtetés a sok csepp miatt viszonylag hosszú ideig tart, a figyelmes kísérletezők a csepegtető edényüket megfelelően hőszigetelték.

 
 

Az ábrán Puhl Ferenc (Győr, Révai M. Gimn., II. o. t.) eredményei láthatóak. A grafikonon megfigyelhető, hogy a hőmérséklet emelkedésével a felületi feszültség értéke csökken.