Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Zależność napięcia powierzchniowego cieczy od temperatury. opracowała dr hab. Małgorzata Jóźwiak

Podobne dokumenty
Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Parachora kilku związków organicznych. opracowała dr hab. Małgorzata Jóźwiak

A4.06 Instrukcja wykonania ćwiczenia

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Adsorpcja kwasu octowego na węglu aktywnym. opracowała dr hab. Małgorzata Jóźwiak

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Wyznaczanie ciepła właściwego cieczy metodą kalorymetryczną

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Wyznaczanie lepkości wodnych roztworów sacharozy. opracowała dr A. Kacperska

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Lepkościowo średnia masa cząsteczkowa polimeru. opiekun ćwiczenia: dr A.

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Wyznaczanie względnej przenikalności elektrycznej kilku związków organicznych

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego

A4.04 Instrukcja wykonania ćwiczenia

A4.05 Instrukcja wykonania ćwiczenia

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Temperaturowa charakterystyka termistora typu NTC

K05 Instrukcja wykonania ćwiczenia

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Izoterma rozpuszczalności w układzie trójskładnikowym

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Wyznaczanie termodynamicznych funkcji aktywacji lepkiego przepływu cieczy. opracowała dr A.

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Wyznaczanie stałej szybkości i rzędu reakcji metodą graficzną. opiekun mgr K.

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Wpływ stężenia kwasu na szybkość hydrolizy estru

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Spektrofotometryczne oznaczanie stężenia jonów żelaza(iii) opiekun mgr K. Łudzik

K02 Instrukcja wykonania ćwiczenia

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Wyznaczanie momentu dipolowego cieczy polarnych. opracował dr P. Góralski

Wyznaczanie stałej dysocjacji pk a słabego kwasu metodą konduktometryczną CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA. Tabela wyników pomiaru

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Wyznaczanie entalpii parowania wody na podstawie pomiaru temperaturowego współczynnika prężności pary

RÓWNOWAGA CIECZ PARA W UKŁADZIE DWUSKŁADNIKOWYM

LABORATORIUM TERMODYNAMIKI ĆWICZENIE NR 3 L3-1

Badanie kinetyki inwersji sacharozy

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Entalpia rozpuszczania elektrolitu w wodzie

POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ

POLITECHNIKA ŁÓDZKA INSTRUKCJA Z LABORATORIUM W ZAKŁADZIE BIOFIZYKI. Ćwiczenie 5 POMIAR WZGLĘDNEJ LEPKOŚCI CIECZY PRZY UŻYCIU

Badanie zależności temperatury wrzenia wody od ciśnienia

WYZNACZANIE GĘSTOŚCI CIECZY ZA POMOCĄ WAGI HYDROSTATYCZNEJ. Wyznaczenie gęstości cieczy za pomocą wagi hydrostatycznej.

Systemy Ochrony Powietrza Ćwiczenia Laboratoryjne

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. opracowali dr L.Bartel, dr M.Wasiak

TRANSPORT NIEELEKTROLITÓW PRZEZ BŁONY WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA PRZEPUSZCZALNOŚCI

Destylacja z parą wodną

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Wyznaczanie przewodnictwa granicznego mocnego elektrolitu

POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 13: Współczynnik lepkości

Laboratorium Podstaw Biofizyki

W NACZYNIU WIRUJĄCYM WOKÓŁ OSI PIONOWEJ

Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego (Katera)

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Skręcalność właściwa sacharozy. opiekun ćwiczenia: dr A. Pietrzak

WYZNACZANIE STAŁEJ DYSOCJACJI p-nitrofenolu METODĄ SPEKTROFOTOMETRII ABSORPCYJNEJ

Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego (Katera)

KOROZJA. Korozja kontaktowa z depolaryzacja tlenową 1

LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW

Człowiek najlepsza inwestycja FENIKS

TARNOWSKI KONKURS CHEMICZNY PWSZ w Tarnowie etap II część doświadczalna

ĆWICZENIE 22 WYZNACZANIE CIEPŁA PAROWANIA WODY W TEMPERETATURZE WRZENIA

Pomiar indukcji pola magnetycznego w szczelinie elektromagnesu

Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła prostego

K1. KONDUKTOMETRYCZNE MIARECZKOWANIE STRĄCENIOWE I KOMPLEKSOMETRYCZNE

Wyznaczanie współczynnika sprężystości sprężyn i ich układów

Badanie rozkładu pola magnetycznego przewodników z prądem

LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW. Ćwiczenie N 2 RÓWNOWAGA WZGLĘDNA W NACZYNIU WIRUJĄCYM WOKÓŁ OSI PIONOWEJ

Ćwiczenie 402. Wyznaczanie siły wyporu i gęstości ciał. PROSTOPADŁOŚCIAN (wpisz nazwę ciała) WALEC (wpisz numer z wieczka)

POMIAR LEPKOŚCI WYZNACZANIE ŚREDNIEJ MASY CZĄSTECZKOWEJ

Ćwiczenie 8 Wyznaczanie stałej szybkości reakcji utleniania jonów tiosiarczanowych

K03 Instrukcja wykonania ćwiczenia

LABORATORIUM TECHNIKI WYSOKICH NAPIĘĆ

ĆWICZENIE 41 POMIARY PRZY UŻYCIU GONIOMETRU KOŁOWEGO. Wprowadzenie teoretyczne

Wyznaczanie ciepła topnienia lodu za pomocą kalorymetru

Ćw. nr 31. Wahadło fizyczne o regulowanej płaszczyźnie drgań - w.2

WYZNACZANIE ZAWARTOŚCI POTASU

Wyznaczanie sił działających na przewodnik z prądem w polu magnetycznym

Ćwiczenie 425. Wyznaczanie ciepła właściwego ciał stałych. Woda. Ciało stałe Masa kalorymetru z ciałem stałym m 2 Masa ciała stałego m 0

BADANIE PROSTEGO ZJAWISKA PIEZOELEKTRYCZNEGO POMIAR NAPRĘŻEŃ

LABORATORIUM FIZYKI PAŃSTWOWEJ WYŻSZEJ SZKOŁY ZAWODOWEJ W NYSIE

WAGI I WAŻENIE. ROZTWORY

LABORATORIUM Z KATALIZY HOMOGENICZNEJ I HETEROGENICZNEJ WYZNACZANIE STAŁEJ SZYBKOŚCI REAKCJI UTLENIANIA POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ CHEMICZNY

WYZNACZANIE OGNISKOWYCH SOCZEWEK

Wyznaczanie współczynnika załamania światła

ĆWICZENIE NR 79 POMIARY MIKROSKOPOWE. I. Cel ćwiczenia: Zapoznanie się z budową mikroskopu i jego podstawowymi możliwościami pomiarowymi.

POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ

Ćwiczenie Nr 6 Skręcenie płaszczyzny polaryzacji

POLITECHNIKA BIAŁOSTOCKA

Wojewódzki Konkurs Fizyczny dla uczniów Gimnazjum w roku szkolnym 2012/2013 ETAP WOJEWÓDZKI - 13 marca 2013 r.

POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ

OZNACZANIE MASY MOLOWEJ SUBSTANCJI NIELOTNYCH METODĄ KRIOMETRYCZNĄ

ĆWICZENIE NR 2 FILTRACJA PRASA FILTRACYJNA

ĆWICZENIE 2 KONDUKTOMETRIA

Instytut Fizyki Doświadczalnej Wydział Matematyki, Fizyki i Informatyki UNIWERSYTET GDAŃSKI

LABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

Porównanie precyzji i dokładności dwóch metod oznaczania stężenia HCl

CECHOWANIE TERMOELEMENTU Fe-Mo I WYZNACZANIE PUNKTU INWERSJI

ZJAWISKO PIEZOELEKTRYCZNE.

REFRAKTOMETRIA. 19. Oznaczanie stężenia gliceryny w roztworze wodnym

WYZNACZANIE ROZMIARÓW

J Wyznaczanie względnej czułości widmowej fotorezystorów

CZUJNIKI I PRZETWORNIKI POJEMNOŚCIOWE

Ćwiczenie 9. Mostki prądu stałego. Program ćwiczenia:

Wyznaczanie prędkości dźwięku w powietrzu

Ćwiczenie 42 WYZNACZANIE OGNISKOWEJ SOCZEWKI CIENKIEJ. Wprowadzenie teoretyczne.

Wyznaczanie składowej poziomej natężenia pola magnetycznego Ziemi za pomocą busoli stycznych

Doświadczalne wyznaczanie współczynnika sztywności (sprężystości) sprężyny

RZECZPOSPOLITA OPIS PATENTOWY POLSKA PATENTUTYMCZASOWEGO

4.3 Wyznaczanie prędkości dźwięku w powietrzu metodą fali biegnącej(f2)

Doświadczalne wyznaczanie współczynnika sztywności (sprężystości) sprężyn i współczynnika sztywności zastępczej

Opis ćwiczenia. Cel ćwiczenia Poznanie budowy i zrozumienie istoty pomiaru przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego Henry ego Katera.

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Kaliszu

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 1: Wahadło fizyczne. opis ruchu drgającego a w szczególności drgań wahadła fizycznego

Transkrypt:

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego Zależność napięcia powierzchniowego cieczy od temperatury opracowała dr hab. Małgorzata Jóźwiak ćwiczenie nr 4 Zakres zagadnień obowiązujących do ćwiczenia 1. Zjawisko napięcia powierzchniowego. 2. Metody wyznaczania napięcia powierzchniowego. 3. Wpływ temperatury na molową energię powierzchniową 4. Zjawisko zwilżalności. 5. Równanie Baczyńskiego, parachora. 6. Substancje powierzchniowo czynne. Literatura 1. Praca zbiorowa pod redakcją Woźnickiej J. i Piekarskiego H., Ćwiczenia laboratoryjne z chemii fizycznej, Wydawnictwo UŁ, Łódź 2005. 2. Sobczyk L., Kisza A., Gatner K., Koll A., Eksperymentalna chemia fizyczna, PWN, Warszawa 1982. 3. Atkins P. W., Chemia fizyczna, PWN, Warszawa 2001. 4. Dutkiewicz E. T., Fizykochemia powierzchni, z cyklu Wykłady z chemii fizycznej, WNT, Warszawa 1998. 5. Brdička R. Podstawy chemii fizycznej, PWN, Warszawa 1970. 6. Barrow G. M., Chemia fizyczna, PWN, Warszawa 1973. 7. Sobczyk L., Kisza A., Chemia fizyczna dla przyrodników, PWN, Warszawa 1975. 8. Pigoń K., Ruziewicz Z., Chemia fizyczna, PWN, Warszawa 1980. 9. Praca zbiorowa pod red. Kamieńskiego B., Chemia fizyczna, PWN, Warszawa 1980. 10.Bursa S., Chemia fizyczna, PWN, Warszawa 1975.

Celem ćwiczenia jest zbadanie wpływu temperatury na napięcie powierzchniowe 1,4-dioksanu oraz wyznaczenie stałej Eötvösa k. Układ pomiarowy Pomiary napięcia powierzchniowego wykonuje się metodą pęcherzykową przy użyciu aparatury przedstawionej na rysunku 1. K 1 śruba mikrometryczna A B H E 2 kapilara manometr 1 2 3 4 5 6 7 8 910 3 naczynie pomiarowe h r F Rys. 1. Schemat układu do pomiaru napięcia powierzchniowego metodą pęcherzykową. Do pomiaru ciśnienia potrzebnego do wypchnięcia pęcherzyka stosuje się manometr przedstawiony na rys. 2. Przy użyciu tego manometru odczytuje się odległość na jaką wychyla się pęcherz powietrza znajdujący się w poziomej rurce manometru (h n ). Wartość ta może być przeliczona na różnicę poziomów w rurce pionowej (h m ). Pozwala to na uzyskanie dokładniejszych wyników pomiarów. maksymalne wychylenie pęcherza powietrza h m h n 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Rys. 2. Schemat manometru w kształcie prostokąta. 2

Odczynniki chemiczne i sprzęt laboratoryjny: woda podwójnie destylowana, 1,4-dioksan kapilara (igła), pipeta (5 cm 3 ),gruszka gumowa. Wykonanie ćwiczenia i przedstawienie wyników pomiarów Pomiary dla wody przeprowadzić w temperaturze 25 o C, natomiast dla cieczy badanej (1,4-dioksanu) w zakresie 25 o C 50 o C. Stosując porównawczą metodę badań względem wody istnieje możliwość wyznaczenia promienia kapilary. Promień kapilary rośnie nieznacznie wraz ze wzrostem temperatury. Błąd pomiaru napięcia powierzchniowego spowodowany nieuwzględnieniem tej zmiany w wyżej wspomnianym zakresie wynosi mniej niż 2%. Z tego powodu, wyznaczony doświadczalnie promień kapilary r w temperaturze 25 o C można wykorzystać do obliczenia napięcia powierzchniowego badanej cieczy w zakresie 25 o C 50 o C. Zmieniając temperaturę co pięć stopni, należy wykonać 6 pomiarów napięcia powierzchniowego 1,4-dioksanu. 1. Włączyć termostat i nastawić temperaturę na 25 o C. 2. Do pierwszego naczynia pomiarowego nalać ok. 5 cm 3 wody, zaś do drugiego 5 cm 3 cieczy badanej. 3. Przesuwając skalę manometru (linijkę) ustawić pęcherz w położenie 0. 4. Po ustaleniu się wartości temperatury na termometrze, odczekać około 15 minut w celu dokładnego wytermostatowania cieczy i przystąpić do wykonania pomiaru. Temperaturę wody t w odczytać na termometrze umieszczonym w termostacie. 5. Wyciągnąć korek K. Odkręcić całkowicie kranik E. (Zwiększa się wówczas ciśnienie i z kapilary wypychane są pęcherzyki powietrza). 6. Śrubę mikrometryczną B ustawić w położenie maksymalne 20 mm w taki sposób, aby końcówka śruby oparta była na podstawce A. Następnie, suwnicę H przesunąć tak, aby kapilara znalazła się tuż (np. 2 mm) nad powierzchnią cieczy badanej. Śrubą mikrometryczną ustawić kapilarę na powierzchni styku z roztworem i odczytać wartość liczbową na bębnie śruby mikrometrycznej. ( Punkt zerowy ) 7. Kapilarę zanurzyć do wody na głębokość h rw = 6 mm (12 pełnych obrotów śruby). 8. Po ustaleniu się maksymalnego wychylenia pęcherza w manometrze h nw, odczytać jego wartość z dokładnością ±1 mm. 3

9. Obracając śrubą mikrometryczną wyciągnąć kapilarę z wody i ponownie ustawić jej położenie na poziomie ok. 20 mm. Sprawdzić na skali manometru położenie pęcherza (punkt 0 ). Jeśli uległ zmianie należy go skorygować. Osuszyć z wody końcówkę kapilary. 10. Zanurzyć kapilarę do naczynia z cieczą badaną na głębokość h rx = 6 mm, wykonując wcześniej czynności opisane w punktach 3-7. 11. Po ustaleniu się maksymalnego wychylenia pęcherza w manometrze h nx, odczytać jego wartość z dokładnością ±1 mm. 12. Nie przestawiając położenia kraników w układzie wytwarzającym ciśnienie powietrza, podwyższać kolejno wartości temperatury aż do 50 o C. Każdorazowo odczekać minimum 15 minut po ustaleniu się temperatury i dokonać odczytu kolejnej wartości h nx na manometrze oraz temperatury t x na termometrze umieszczonym w termostacie. Wykonać pomiary w sześciu temperaturach. 13. Po zakończeniu pomiarów zakręcić wszystkie kraniki, wkraplacz (1) zamknąć korkiem K, ciecz badaną wlać do naczynia z napisem zlewki. 14. W czasie wykonywania ćwiczenia należy pilnować, aby we wkraplaczu (1) była zawsze woda. Jeżeli we wkraplaczu (3) poziom wody będzie sięgał rurki, z której ona wypływa, należy przy zdjętym wężyku z manometru zlać wodę do krystalizatora, a następnie wkraplacz (1) uzupełnić świeżą wodą destylowaną. 15. Obliczyć h mw i h mx odpowiadające zmierzonym wielkościom h nw i h nx, gdyż h m = 0,2013 h n. Wartości te podać w układzie jednostek SI. Uzyskane wyniki zapisać w poniższej tabeli. Tabela wyników (ciecz wzorcowa woda): t w h rw h nw h mw d m d rw g σ w r [ 0 C] [kg m -3 ] [kg m -3 ] [m s -2 ] [N m -1 ] 25 0,006 683,8 997,1 9,81 4

Tabela wyników (ciecz badana 1,4-dioksan): t x T x h rx h nx h mx d rx σ x V m θ k [ 0 C] [K] [kg m -3 ] [N m -1 ] [m 3 mol -1 ] [J mol -1 ] [J K -1 mol -1 ] t 1 = t 2 = t 3 = t 4 = t 5 = t 6 = 0,006 Opracowanie i dyskusja wyników pomiarów 1. Wykorzystując zależność napięcia powierzchniowego wody σ w od temperatury t w (równanie 2), obliczyć napięcie powierzchniowe wody w temperaturze 25 o C. σ w = (75,92 0,163t w )10-3 [N m -1 ] (2) 2. Uzyskaną w ten sposób wartość napięcia powierzchniowego wody σ w, wykorzystać do obliczenia promienia kapilary r: 2σ w r = ( h d h d ) g mw m rw rw gdzie: h mw różnica poziomów cieczy w manometrze w pomiarach dla wody, obliczone z zależności h mw = 0,2013 h nw. Pozostałe wielkości: głębokość zanurzenia kapilary w wodzie h rw, gęstość wody w temperaturze 25 o C d rw, gęstość cieczy manometrycznej d m oraz przyspieszenie ziemskie g, zaczerpnąć z tabeli zawierającej dane dla wody. 3. Obliczyć różnicę poziomów cieczy w manometrze w pomiarach dla cieczy badanej x, h mx z zależności h mx = 0,2013 h nx. 4. Gęstość badanej cieczy 1,4-dioksanu (C 4 H 8 O 2 ) d rx we wszystkich temperaturach pomiaru t x obliczyć z zależności: d rx = (1,05621 0,001128t x )10 3 [kg m -3 ] (4) 5. Korzystając ze wzoru (5), obliczyć napięcie powierzchniowe badanej cieczy σ x we wszystkich temperaturach pomiaru t x. Potrzebne do obliczeń dane zaczerpnąć z tabel wyników. rg σ x = hmx dm hrx drx 2 ( ) (5) 6. Obliczyć objętość molową V m 1,4-dioksanu we wszystkich temperaturach pomiaru korzystając z zależności: (3) 5

( ) 2/3 2/ 3 M V m = (6) d 7. Ze wzoru (7) obliczyć molową energię powierzchniową 1,4-dioksanu Θ i wykreślić w funkcji temperatury. 2/ 3 Θ = σ x ( ) V (7) 8. Metodą graficzną obliczyć stałą Eötvösa k (wzór 8), jako tangens kąta nachylenia prostej Θ = f(t x ). d Θ = k (8) d T 9. Przeprowadzić dyskusję otrzymanych wyników badań. Do sprawozdania dołączyć wykres. m 6