А.Г. Петров, ученик 9 «В» класса МБОУ Лицей №41 Руководитель: Н.Г. Останина, учитель химии высшей категории МБОУ Лицей №41 Научный консультант: А.А. Шаков, старший научный сотрудник физикотехнического института Проведение опыта Плато с использованием пикнометра Оствальда Всемирно известный опыт бельгийского ученого Жозефа Антуана Фердинанда Плато, жившего в 19 веке, с использованием воды, спирта и прованского масла – это физический эксперимент, в рамках которого происходит изучение природных явлений в специально созданных условиях. В обычных условиях на Земле на каплю жидкости действуют, по крайней мере, две силы: сила поверхностного натяжения и сила тяжести. Первая сила стремится собрать жидкость в шар, а вторая - расплющить её. В условиях земного тяготения мы преимущественно видим действие второй силы. В условиях невесомости сила тяготения отсутствует, и поэтому жидкость стягивается в шар. Сегодня это достоверно известно, но 200 лет назад об этом могли только размышлять и строить различные гипотезы. С помощью данного опыта можно объяснить определенную форму галактик, закономерности процесса образования Солнечной системы и других планетных систем. Воспроизведение опыта Плато – это не только показательное и увлекательное занятие, но и дело, потребовавшее от нас знаний о плотности жидкостей и способах ее измерения, а также научившее делать своими руками пикнометры - приборы для точного измерения плотности. Цель работы – провести опыт Плато в его классическом исполнении. Для выполнения цели были поставлены следующие задачи: 1. Провести анализ литературы: условия проведения опыта Плато, лабораторные способы измерения плотности жидкости. 2. Сделать опытный образец пикнометра Оствальда. 3. Определить плотности подсолнечного масла и этилового спирта. 4. Рассчитать и приготовить водно-спиртовый раствор с плотностью, равной плотности подсолнечного масла. 5. Провести опыт Плато. Для работы нами были использованы: горелка стеклодувная, состоящая из лабораторной спиртовки с воздушным поддувом; трубки стеклянные d=4 мм, из которых был изготовлен пикнометр Оствальда; термостат, состоящий из мешалки, нагревателя и лабораторного термометра; а также аналитические весы ВЛР-200. В качестве исходных компонентов для опыта нами были выбраны: масло подсолнечное, спирт этиловый, вода дистиллированная. Для проведения опыта Плато нам нужно было измерить плотности жидкостей, но имеющиеся в лаборатории пикнометры не устраивали нас, так как, во-первых, они недостаточно точны (погрешность обычного лабораторного пикнометра ±0,001 г/см3); во-вторых, после измерения плотности какой-либо жидкости этот пикнометр очень проблематично подготовить к следующему измерению (удалить все остатки предыдущей жидкости и высушить). Мы решили изготовить пикнометр Оствальда, так как он имеет погрешность около ±0,0001 г/см3, более прост в изготовлении в отличие от других пикнометров, его конструкция позволяет облегчить заполнение и промывку, пикнометр пригоден для измерения плотности сильно летучих жидкостей, так как его заполнение не сопряжено с потерями растворителя вследствие испарения. Однако у пикнометра Оствальда есть и свои минусы, выявленные нами в ходе работы: он чувствителен к механическим воздействиям, легко засоряется различными мелкими твердыми веществами, оказавшимися в жидкости. После изготовления пикнометра Оствальда, мы провели его калибровку, для которой использовали дистиллированную воду при температуре 20±0,5°C. Все измерения плотности также проводили при этой температуре. С помощью изготовленного пикнометра мы определили плотность спирта (d420=0,8113 г/см3). Далее определили исходную концентрацию спирта (92,46 мас.%), а также рассчитали концентрацию водно-спиртового раствора (46,59 мас.% спирта) так, чтобы его плотность была равна плотности масла, и установили определенные соотношения спирта и воды (50,4:49,6) для получения раствора спирта нужной нам плотности. После приготовления водно-спиртового раствора мы провели контрольное измерение его плотности. Оказалось, что его плотность равна 0,9222 г/см3, что несколько выше, чем плотность масла, поэтому его нужно было разбавить спиртом в соотношении 97,9:2,1. После чего его плотность стала равной плотности масла (d420=0, 9213 г/см3). Проведенные приготовления позволили провести опыт Плато. Прозрачный стакан заполнили полученным водно-спиртовым раствором. В него при помощи стеклянной трубки с капилляром медленно ввели масло. Так как плотности обеих сред были одинаковы, на масло действовала только сила поверхностного натяжения, и оно приобрело форму шара. На основании проведенной работы можно сделать следующие выводы: 1. Проведен анализ литературы. 2. Изготовлен пикнометр Оствальда. 3. Определены плотности подсолнечного масла и этилового спирта. 4. Проведен расчет и приготовлен водно-спиртовый раствор с плотностью, равной плотности подсолнечного масла. 5. Проведен опыт Плато в классическом виде. Опыты, представленные в литературе и в интернете, проводились со средами, плотность которых выравнивалась опытным путем. Особенностью нашей работы явилось то, что мы заранее рассчитали необходимые для опыта плотности водно-спиртового раствора и масла и сделали это при помощи собственноручно изготовленного пикнометра Оствальда.