В капиллярных трубках одинакового диаметра вода поднимается на высоту 6 см, а спирт на высоту 2,3 см. Найти отношение коэффициентов поверхностного натяжения указанных веществ. Плотности воды и спирта соответственно равны 1000 кг/м и 800 кг/м.
Для расчета отношения коэффициентов поверхностного натяжения воды и спирта воспользуемся формулой для подъема жидкости в капилляре:
h = \frac{2\cdot T \cdot \cos{\theta}}{r \cdot \rho \cdot g},
где h - высота поднятия жидкости в капилляре, T - коэффициент поверхностного натяжения, \theta - угол между поверхностью жидкости и стенкой капилляра, r - радиус капилляра, \rho - плотность жидкости, g - ускорение свободного падения.
Для расчета отношения коэффициентов поверхностного натяжения воды и спирта воспользуемся формулой для подъема жидкости в капилляре:
h = \frac{2\cdot T \cdot \cos{\theta}}{r \cdot \rho \cdot g},
где h - высота поднятия жидкости в капилляре, T - коэффициент поверхностного натяжения, \theta - угол между поверхностью жидкости и стенкой капилляра, r - радиус капилляра, \rho - плотность жидкости, g - ускорение свободного падения.
Для воды:
6 = \frac{2 \cdot T{\text{воды}} \cdot \cos{\theta{\text{воды}}}}{r \cdot 1000 \cdot 9.81}
\cos{\theta_{\text{воды}}} = 1
Для спирта:
2.3 = \frac{2 \cdot T{\text{спирта}} \cdot \cos{\theta{\text{спирта}}}}{r \cdot 800 \cdot 9.81}
\cos{\theta{\text{спирта}}} = \frac{2.3 \cdot 800 \cdot 9.81 \cdot r}{2 \cdot T{\text{спирта}}}
Отношение коэффициентов поверхностного натяжения воды и спирта:
\frac{T{\text{воды}}}{T{\text{спирта}}} = \frac{2 \cdot 1000 \cdot 9.81 \cdot r}{6 \cdot 2.3 \cdot 800 \cdot 9.81 \cdot r} = \frac{1000}{6 \cdot 2.3 \cdot 800} = \frac{1000}{11040} ≈ 0.0906.
Ответ: отношение коэффициентов поверхностного натяжения воды и спирта примерно равно 0.0906.