Как найти объем одной капли масла

 Объём капли воды, спирта, масла

Капля представляет собой небольшой объём жидкости (воды, спирта, масла и т.п.). Этот объём удерживается под действием сил поверхностного натяжения. Разные капли имеют разный объём. Некоторые лекарственные препараты назначаются в виде растворов. Дозирование небольших объёмов растворов производится каплями

Объём капли воды

Объём капли воды находится в пределах 0.03 – 0.05 мл

Объём капли спирта

Объём капли спирта около 0.02 мл

Объём капли жидкого масла

Объём капли жидкого масла около 0.02 мл

Фармацевтический объём капли воды

В фармацевтике за объём капли воды и водных растворов условились считать 0.05 мл

Фармацевтический объём капли спирта

В фармацевтике за объём капли спирта и спиртовых растворов условились считать 0.025 мл

Фармацевтический объём капли жидкого масла

В фармацевтике за объём капли жидкого масла и масляных растворов условились считать 0.025 мл

Определение размеров молекул

1 способ. Основан на том, что молекулы вещества, когда оно находится в твердом или жидком состоянии, можно считать плотно прилегающими друг к другу. В таком случае для грубой оценки можно считать, что объем V некоторой массы m вещества просто равен сумме объемов содержащихся в нем молекул. Тогда объем одной молекулы мы получим, разделив объем V на число молекул N.

Число молекул в теле массой m равно, как известно,
,
где М — молярная масса вещества NA — число Авогадро.

Отсюда объем V0 одной молекулы определяется из равенства

В это выражение входит отношение объема вещества к его массе.

так что

Плотность практически любого вещества можно найти в доступных всем таблицах. Молярную массу легко определить, если известна химическая формула вещества.

Объем одной молекулы, если считать ее шариком, равен
,
где r – радиус шарика.

Поэтому
,
откуда мы и получаем выражение для радиуса молекулы:

Первый из этих двух корней — постоянная величина, равная ≈ 7,4 · 10-9 моль 1/3, поэтому формула для r принимает вид .

Например, радиус молекулы воды, вычисленный по этой формуле, равен rВ ≈ 1,9 · 10-10 м.

Описанный способ определения радиусов молекул не может быть точным уже потому, что шарики нельзя уложить так, чтобы между ними не было промежутков, даже если они соприкасаются друг с другом. Кроме того, при такой «упаковке» молекул – шариков были бы невозможны молекулярные движения. Тем не менее, вычисления размеров молекул по формуле, приведенной выше, дают результаты, почти совпадающие с результатами других методов, несравненно более точных.

2 способ. Метод Ленгмюра и Дево. В данном методе исследуемая жидкость должна растворяться в спирте (эфире) и быть легче воды, не растворяясь в ней. При попадании капли раствора на поверхность воды спирт растворяется в воде, а исследуемая жидкость образует пятно площадью S и толщиной d (порядка диаметра молекул).

Если допустить, что молекула имеет форму шара, то объем одной молекулы равен:

где d – молекулы.

Необходимо определить диаметр молекулы d. В микропипетку набрать 0,5 мл раствора и, расположив ее над сосудом, отсчитать число капель n, содержащихся в этом объеме. Проделав опыт несколько раз, найти среднее значение числа капель в объеме 0,5 мл, а затем подсчитать объём исследуемой жидкости в капле: , где n – число капель в объеме 0,5 мл, 1:400 – концентрация раствора.

В ванну налить воду толщиной 1 – 2 см. Насыпать тальк тонким слоем на лист бумаги, ударяя слегка пальцем по коробочке. Расположив лист бумаги выше и сбоку от ванны на расстоянии 10 – 20 см, тальк сдуть с бумаги. На поверхность воды в ванне из пипетки капнуть одну каплю раствора. Линейкой измерить, средний диаметр образовавшегося пятна D и подсчитываю его площадь. Опыт повторить 2- 3 раза, а затем подсчитать диаметр молекул d.

3 способ. Определение диаметра молекулы. Будем считать, что капля масла растекается по воде до тех пор, пока толщина масляной плёнки не станет равной одной молекуле, тогда диаметр одной молекулы можно определить по формуле: d=V/S, где V – объём капли масла, S – площадь масленого пятна.

Объём капли масла можно определить следующим образом: накапать 100 капель из капилляра в сосуд и измерить массу масла в нём. После этого массу, выраженную в килограммах, поделить на плотность масла, которую можно взять из таблицы плотности некоторых веществ (плотность масла растительного 800 кг/м3).

Затем полученный результат поделить на количество капель. Объём капли можно определить также с помощью мерного цилиндра: накапать масло в цилиндр, измерить его объём в см3 и перевести в м3, для чего поделить на 1000000, затем на количество капель масла. После того, как объём капли стал известен нужно капнуть одну каплю масла на поверхность воды, которая налита в широкий сосуд.

Для ускорения реакции предварительно немного нужно нагреть воду – приблизительно до 400С. Масло начнёт растекаться, и в результате получится круглое пятно. После того, как пятно перестанет расширяться, с помощью линейки измерить его диаметр и рассчитать площадь пятна по формуле:

Практическое получение наночастиц

В современном мире в связи с общей тенденцией к миниатюризации большими темпами стала развиваться такая наука, как нанотехнология. Методы нанотехнологии позволяют получить принципиально новые устройства и материалы с характеристиками, значительно превосходящими их современный уровень, что весьма важно для интенсивного развития многих областей техники, биотехнологии, медицины, охраны окружающей среды и др.

Ход работы:

1) Определение объёма капли

=14,13 мм3;

2) Определение объёма капли путём взвешивания.

1. На весы накапали 10 капель растительного масла, измерили массу

mk=0,2 г

• Масса 1 капли m1=0,2 г/10=0,02 г
• Определение объёма капли V=m1/q=0,01г/0,8 г/см3=13 мм3

3) Определяем площадь пятна Sмасла=ПR2=11304 мм2

(Приложение 1,2,3,4,5)

4) Площадь пятна нефти Sнефти=20*16=32000 мм2

(Приложение 6,7,8,9)

5) Определяем толщину плёнки h=V/S

Для масла h=13/11304=1,2*10-7=120 нм

Для нефтиh=13/32000=4*10-8 м=40 нм

Вывод: В лабораторных условиях можно получать нанопленки

Заключение

Мы измерили толщину наноплёнок масла и нефти, изучили физические свойства плёнок и методы их получения, также ознакомились с физическими методами исследования микро- и наномасшатабных объектов.

К сожалению, из таких жидкостей как кислоты(уксусная, ортофосфорная, борная), моющие средства и мыло у нас не получилось сделать наноплёнки, потому что все эти жидкости гидрофобные(боятся воды).Мы пытались получить пленки с помощью скотча, но электронные весы позволяют измерять массу с точностью до десятых долей грамма

Список использованной литературы

1. Анциферов Л.И. Самодельные приборы для физического практикума в средней школе. М.: Просвещение, 1985.
2. Блудов М.И. Беседы по физике. М.: Просвещение, 1984.
3. Буров В.А. Практикум по физике в средней школе. М.: Просвещение, 1973.

Приложения

                                      МБОУ СОШ №3

  Проект:  Диаметр молекулы подсолнечного масла

 Направление проекта: Определение размера молекулы      

                              подсолнечного масла

Автор:

ученица 10 «А» класса

Зелепукина Виктория

Руководитель:

Ивакина Елена Васильевна

учитель  физики

                                                 Усмань, 2012 г.

Оглавление:

1. Введение

1.1Из истории вопроса

1.2Актуальность темы исследования

1.3Цель и задачи исследования

1.4Гипотеза исследования

1.5Методы и объект исследования

1. Основная часть

               2.1 Определение диаметра молекулы

1. Вывод
2. Список литературы

1. Введение

1. Из теории вопроса

Молекула в современном понимании – это наименьшая частица вещества, обладающая всеми его химическими свойствами. Молекула способна к самостоятельному существованию. Мысль о том, что вещество состоит из мельчайших частиц, первыми высказали еще в 5 –м веке до нашей эры древнегреческие философы Левкипп и Демокрит, которые утверждали, что в мире есть только атомы и пустота.

В качестве довода они привели, например, такой: вода, высыхая, дробится на такие мельчайшие части, которые совершенно недоступны для глаз.

Однако только через две с половиной тысячи лет после рождения атомной гипотезы – в  конце 20 –го  века – наука достигла уровня, когда ученые смогли увидеть атомы.

Самая маленькая молекула – одноатомная молекула гелия, имеет размер около 0,2 нм. Размер молекулы воды, состоящей из двух атомов водорода и одного атома кислорода, – около 0,3нм.

В одной чайной ложке воды содержится примерно столько же молекул воды, сколько чайных ложек воды содержится в мировом океане. Значит, чтобы пересчитать молекулы воды в чайной ложке, понадобилось бы столько же времени, сколько нужно для того, чтобы вычерпать чайной ложкой мировой океан!

В окружающем нас воздухе молекулы носятся со скоростями артиллерийских снарядов – сотни метров в секунду. Мы не ощущаем своей кожей отдельных ударов молекул потому, что массы молекул чрезвычайно малы, а дробь их ударов – очень частая. «Барабанная дробь» быстрых ударов крошечных молекул воспринимается как постоянное давления газа.

В начале 19 века английский ботаник Броун наблюдая в микроскоп крошечные частицы пыльцы растений, взвешенные в воде, обнаружил, что они пребывают в «вечной пляске», совершая непрестанное хаотическое движение. Ученый предположил, что наблюдаемое им движение – это движение живых существ, и повторил опыт с растолченными в мельчайшую пыль кусочками камня. Но и частички камня «плясали без умолку». Это «броуновское движение», как его называли, оставалось загадкой для ученых целых 50 лет.

Экспериментальное доказательство существования молекул первым наиболее убедительно дал французский физик Ж. Перрен в 1906 г. при изучении броуновского движения. Оно, как показал Перрен, является результатом теплового движения молекул – и ничем иным. Броуновское движение явилось первым опытным подтверждением молекулярного строение вещества: оно сыграло роль «мостика» между макро- и микромирами.

Атомы в молекулах соединены друг с другом в определенной последовательности и определённым образом распределены в пространстве. Связи между атомами имеют различную прочность; она оценивается величиной энергии, которую необходимо затратить для разрыва межатомных связей.

Молекула как система, состоящая из взаимодействующих электронов и ядер, может находиться в различных состояниях и переходить из одного состояния в другое вынужденно (под влиянием внешних воздействий) или самопроизвольно. Для всех молекул данного вида характерна некоторая совокупность состояний, которая может служить для идентификации молекул. Как самостоятельное образование молекула обладает в каждом состоянии определенным набором физических свойств, эти свойства в той или иной степени сохраняются при переходе от молекул к состоящему из них веществу и определяют свойства этого вещества.

Обычно молекулой называют электрически нейтральную частицу. В веществе положительные ионы всегда сосуществуют вместе с отрицательными.

    По числу входящих в молекулу атомных ядер различают молекулы двухатомные, трехатомные и т.д. Если число атомов в молекуле превосходит сотни и тысячи, молекула называется макромолекулой. Сумма масс всех атомов, входящих в состав молекулы, рассматривается как молекулярная масса. По величине молекулярной массы все вещества условно делят на низко- и высокомолекулярные.

1. Актуальность темы исследования:

В этом учебном году я начала более подробно изучать молекулярную физику. Я узнала, что тела, которые нас окружают, состоят из мельчайших частиц – молекул. Меня заинтересовало, каковы размеры молекул. Из-за очень малых размеров молекулы нельзя увидеть невооруженным глазом или с помощью обыкновенного микроскопа. Мне захотелось на практике измерить диаметр молекулы подсолнечного масла.

1. Цель и задачи исследования:

Цель проекта: измерить диаметр молекулы подсолнечного масла.

Задачи проекта:

1) изучение теории вопроса;

2) измерить объем одной капли;

3) измерить диаметр молекулы;

1. Гипотеза исследования:

Гипотеза: Если капля масла перестала растекаться по поверхности, то толщина образовавшегося пятна равна диаметру молекулы.

1. Методы и объект исследования:

Объект исследования: капля подсолнечного масла

Методы исследования: лабораторный метод.

1. Основная часть

            Определение диаметра молекулы

Я нашла объем капли подсолнечного масла. Для этого я накапала 100 капель  масла в мерный цилиндр, измерила его объем, затем  поделила на количество капель масла, то есть на 100. Таким образом объем капли получился равным  2*10-8м3.

После того как объем капли стал известен, из того же капилляра капнула одну каплю на поверхность воды, которая налита в широкий сосуд.

Для ускорения процесса предварительно немного нагрела воду приблизительно до 40 градусов Цельсия. Масло растеклось по поверхности, и в результате получилось круглое пятно. После того как пятно перестало расширяться, с помощью линейки я измерила его диаметр и перевела его в метры. Диаметр пятна получился равным 12*10-3м.

После этого рассчитала площадь пятна по формуле  S=D2 π/4. Площадь пятна получилась равной 2,8*10-3м2.  Затем объем капли поделила на площадь пятна, на которое она растеклась d =V/S. Диаметр получился равным 7*10-6 м  – это и будет диаметр одной молекулы масла, поскольку считается, что оно растекается по воде до тех пор, пока толщина масляной пленки не станет равной одной молекуле.

Я предположила, что диаметр молекулы зависит от температуры. Я провела тот же опыт с нагретым до 60 градусов Цельсия маслом. Диаметр молекулы  оказался ,что соответствует диаметру первого опыта. Значит, диаметр молекулы не зависит от температуры.

1. Вывод

      Я провела опыт, в результате которого  нашла размер молекулы подсолнечного масла, он оказался 7*10-6м, а также доказала, что диаметр молекулы не зависит от температуры.

      Я сравнила полученный результат с диаметром молекулы оливкового масла из ученика по физике Г.Я. Мякишева, где диаметр молекулы равен 1,7*10-7 см. Я пришла к выводу, что выбрала не совсем подходящий  метод, так как в нем капля масла растеклась по поверхности жидкости слоем неравномерной толщины, то есть приняла форму линзы, у которой толщина в середине больше чем по краям. Я предполагаю, это можно объяснить явлением натяжения жидкости, а оно в данном методе не учитывалось. К сожалению, данный метод не позволил мне получить точный результат.

1. Список литературы:

1. Г.Я.Мякишев, Б.Б. Буховцев. Физика, – М., Просвещение 2005.

2. Перышкин А.В. Факультатвный курс физики, М.,1980.

3. Перышкин А.В., Гутник, Физика, 2006.

4. Генденштейн Л.Э., Физика,2005.

5. Дик Ю.И., Физика, 2003.

Как определить размеры молекулы

Если за размер молекулы считать ее объем, то условный объем одной молекулы высчитывайте в веществе в жидком состоянии, поскольку в этом случае расстояние между молекулами наименьшее. В случае если за размер молекулы принимается ее условный диаметр, возьмите каплю масла, измерьте ее объем, капните на волу и измерив площадь пятна, высчитайте диаметр молекулы.

Вам понадобится

• машинное масло, вода, широкий сосуд, таблица плотности веществ.

Инструкция

Определение «объема» молекулыПоскольку понятие «объем молекулы» не соответствует физическим представлениям, это понятие вводится чисто условно. Скорее речь идет об объеме пространства, где может находиться одна молекула, а поскольку в жидкостях частицы упакованы наиболее плотно, берем вещество именно в этом агрегатном состоянии. Возьмите 18 мл чистой воды (это соответствует одному молю вещества) и поделите это число на количество молекул в одном моле. Получим 18/(6,022•10^23). Тогда условный объем одной молекулы воды составит приблизительно 3•10^(-23) см³.

Определение диаметра молекулыНайдите объем капли машинного масла. Для этого накапайте порядка 100 капель из капилляра в сосуд и измерьте массу масла в нем. После этого массу, выраженную в килограммах, поделите на плотность масла, которую можно узнать из таблицы плотности некоторых веществ. Как правило, она составляет 800 кг/м³. После чего полученный результат поделите на количество капель (в данном случае на 100). Если есть мерный цилиндр, то накапайте масло прямо в него, измерьте его объем в см³ и переведите в м³, для чего поделите на 1000000, затем на количество капель масла.

После того как объем капли стал известен, из того же капилляра капните одну каплю на поверхность воды, которая налита в широкий сосуд. Для ускорения реакции предварительно немного нагрейте воду приблизительно до 40 градусов Цельсия. Масло начнет растекаться, и в результате получится круглое пятно. Следите за тем, чтобы оно не касалось стенок сосуда! После того как пятно перестанет расширяться, с помощью линейки измерьте его диаметр и переведите его в метры.

После этого рассчитайте его площадь. Для этого диаметр возведите во вторую степень, поделите на 4 и умножьте на число 3,14. Затем объем капли поделите на площадь пятна, на которое она растеклась (d=V/S) – это и будет диаметр одной молекулы масла, поскольку считается, что оно растекается по воде до тех пор, пока толщина масляной пленки не станет равной одной молекуле.

Видео по теме

Войти на сайт

или

Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?