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【目的】 界面活性を理解する上で重要な表面張力。今実験では表面張力の計測を図る。
【測定値】および【結果】は後のページにはる
【設問】
設問Ⅰ
Q1
フックの法則：mg=kxより
グラフより
ｋ＝（3.325－1.125）÷（37.0－32.7）×980＝501.395
∴ｋ＝5.0×10２ [dyn/cm]
Q2
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cgs単位系 |
MKS(SI）単位系 |
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1mm |
１×１０-1cm |
1×１０－３ ｍ |
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1g |
1×１０－３ ｋｇ |
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1g/cm |
1×１０－１ ｋｇ/m |
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1dyn |
1×１０－5 N |
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1dyn/cm |
1×１０－３ N/m |
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1g/cm3 |
1×１０３ ｋｇ/m3 |
Q3
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測定値 |
単位 |
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測定値（ρは表の値） |
単位 |
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ｒ１ |
0.96 |
ｃｍ |
ρ |
0.9982[水] |
g/cm3 |
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ｒ２ |
0.90 |
ｃｍ |
ｘ－ｘ０ |
1.9[水] |
cm |
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ｋ |
5.0×10２ |
dyn/cm |
ｈ |
0.11[水] |
cm |
Q４
設問Ⅱ
〈身の回りにある表面張力〉
・フライパンの上の食用油が熱せられると、初めはまとまっているがだんだんとなじむ。これは熱エネルギーによって食用油を構成する分子の運動エネルギーが増し、分子間の結合力が弱くなり、それまで不安定ゆえ表面積を減らそうとしていた表面分子達も、分子間の結合エネルギーの内側外側の不均衡がうすれ、分子全体で重力にしたがってできるだけ低い位置へ落ちようとするからである。
【考察】
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20℃ |
72.75 ［dyn/cm］ |
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測定結果 |
79.53 [dyn/cm] |
求めた値が、目標とする値と異なった理由
・温度の計測を誤った：温度が異なればもちろん表面張力も異なる。しかし、いくら温度の計測を誤ったとしても求まった値は水が０℃以下のときの表面張力で実質存在しないし、存在できたとしてもそこまで実験室は寒くなかったのでこの推理は間違いである。
・バネの上下方向の揺れによる誤差：バネが上下方向に揺れれば比較的はやくに、金属と水が触れくっつく事が考えられる。表面張力により、多少引っ張り戻されても離れないことは経験上理解できる。それにより本来よりもhの値が大きくなり誤差が生じたと考えられる。しかし、hの値が大きくなると計算式からTの値も小さくなりマイナスの誤差は考えられても、プラスの誤差は考えられないので推理は間違いである。
・水面の揺れによる誤差：水面の揺れもhの値を左右しかねない要素である。しかし水が揺れれば、バネの揺れ同様金属と水が早くに触れくっつくことが考えられるため、この推理は間違いである。
・過失誤差、系統誤差：金属輪の内輪外輪の計測間違え、バネ定数の近似線の引き間違えなどによって誤差が生じたと考えられる。