Experiment: Oberflächenspannung (230 V, 50/60 Hz)

Im Experiment Oberflächenspannung wird die Abreißkraft / Oberflächenspannung von Flüssigkeiten, sowie die Auftriebskraft und die freie Oberflächenenergie diskutiert.

Hierzu wird die Kraft, welche auf einen Aluminium-Ring mit Schneide wirkt, beim gleichmäßigen Bewegen des Rings durch die Flüssigkeit und beim Herausziehen des Rings aus der Flüssigkeit ermittelt.

Sowohl die Position des Rings, als auch die Kraft, die auf den Ring wirkt, wird simultan gemessen. Dies ist realisiert über das Remote Controlled Positionierungssystem PS400 (1023414) und einem Kraftsensor (1021676). Die digitalen Daten werden automatisch in der Software Coach7 verarbeitet und visualisiert, so dass die Kraftveränderungen beim Herausziehen des Rings aus der Flüssigkeit grafisch dargestellt sind.

Über die Abstände verschiedener ‚Kräfte-Plateaus‘ lassen sich dann Abreißkraft / Oberflächenspannung, sowie die Auftriebskraft ermitteln.

Vorteile bei Verwendung des Remote Controlled Positionierungssystem PS400 (1023414):
Mit dem Positionierungssystem ist das Herausziehen des Rings mit langsamer und konstanter Geschwindigkeit realisiert, was essentiell für die Ermittlung von Abreißkräften ist. Außerdem ist so die Reproduzierbarkeit der Messung gewährleistet.

Vorteile des computerunterstützten Experimentierens:
Neben dem Vorteil des instantanen Visualisierens der Messung, verläuft die Messung sehr schnell (< 1 min). Daher ist ein Variieren der Versuchsbedingungen (z.B. verschiedene Flüssigkeiten oder Additive zu Flüssigkeiten) einfach und zügig umzusetzen.

Verwendete Flüssigkeiten:
Das Experiment lässt sich mit Wasser als flüssiges Medium sehr einfach realisieren. Man kann jedoch auch Additive zum Wasser hinzugeben (z.B. Spülmittel), um so die Auswirkung auf die Oberflächenspannung zu analysieren. Das Verwenden von Flüssigkeiten mit höherer oder niedrigerer Viskosität als Wasser ist ebenfalls möglich. Hierbei sind jedoch die vor Ort bestehenden Sicherheitsrichtlinien (Sicherheitsdatenblatt) einzuhalten.

Varianten der Verarbeitung digitaler Daten:

Variante 1: (PC/Tablet)
2 x	1021514	Sensorkabel
1 x	1022284	WiLab
1 x	Software-Lizenz Coach7
oder
Variante 2: (Datenlogger VinciLab)
2 x	1021514	Sensorkabel
1 x	1021477	VinciLab
1 x	Software-Lizenz Coach7

Hinweis:
Alternativ kann die Schlittenposition des Positionierungssystems als Ausgangsspannung VOut ausgelesen werden, so dass mittels eines Spannungssensors Monitoringsysteme anderer Anbieter die Positionsinformation erfassen können.

Link zur Experimentieranleitung (Video):