Практическое руководство к лабораторным работам по коллоидной химии. Горбачук В.В - 61 стр.

UptoLike

Рис. 7. Схема прибора для измерения поверхностного натяжения:
Т - термостат; М - жидкостный манометр; П - вакуумная пробирка; Р -
пипетка с капилляром.
Главная часть измерительной установки - капиллярный кончик,
погружаемый в исследуемую жидкость так, чтобы он только касался
поверхности (рис. 8). Глубина погружения капилляра должна быть
близка к нулю для того, чтобы исключить гидростатическое давление. В
пространстве над жидкостью в вакуумной пробирке с помощью насоса
или аспиратора создается разряжение, и атмосферное давление
выдавливает пузырек из капиллярного кончика.
Для образования пузырька необходимо преодолеть
гидростатическое (
Δ
P
гидр
) и капиллярное (
Δ
P
кап
= 2
σ
/R) давление.
Уравнение (12) показывает, что внешнее давление,
уравновешивающее
Δ
P
гидр
и
Δ
P
кап
, должно изменяться по
мере роста пузырька. По
мере увеличения давления
этот пузырек растет, меняя
свою форму и радиус
кривизны. Вначале радиус
кривизны пузырька велик
(рис. 9, положение 1). По
мере роста пузырька радиус
кривизны его поверхности
уменьшается, достигая
минимальной величины в
положении 2. В этот момент
радиус кривизны пузырька
(R) равен радиусу
капилляра
(r), а затем снова начинает
возрастать. При этом
величина P и P
кап.
(уравнение 12) должны
проходить через максимум. При увеличении внешнего давления в
системе пузырек будет находиться в устойчивом состоянии (давление
воздуха на стенку пузырька уравновешивается давлением со стороны
стенки пузырька), пока внешнее давление не достигает максимального
давления (P
max
) при R = r. Дальнейшее увеличение внешнего давления
приводит к увеличению радиуса кривизны пузырька (положение 3) и
уменьшению давления со стороны стенки пузырька, которое уже не
может уравновешивать внешнего давления. Пузырек приходит в
неустойчивое состояние - он быстро расширяется и отрывается от
капилляра.
На манометре этот процесс регистрируется так: давление
постепенно увеличивается, достигая максимума,
затем резко падает и
снова медленно нарастает - это и отвечает образованию, увеличению в
объеме и отрыву пузырька. Максимальному давлению соответствует
Рис. 8. Вакуумная
пробирка.
1
2
3
2r
1 R = 1/r
2 R = r
3 R > r
Рис. 9. Схема
образования пузырька в
капилляре радиусом
r.
          Рис. 7. Схема прибора для измерения поверхностного натяжения:
   Т - термостат; М - жидкостный манометр; П - вакуумная пробирка; Р -
   пипетка с капилляром.
           Главная часть измерительной установки - капиллярный кончик,
   погружаемый в исследуемую жидкость так, чтобы он только касался
   поверхности (рис. 8). Глубина погружения капилляра должна быть
   близка к нулю для того, чтобы исключить гидростатическое давление. В
   пространстве над жидкостью в вакуумной пробирке с помощью насоса
   или аспиратора создается разряжение, и атмосферное давление
   выдавливает пузырек из капиллярного кончика.
           Для    образования       пузырька    необходимо       преодолеть
   гидростатическое (ΔPгидр) и капиллярное (ΔPкап = 2σ/R) давление.
           Уравнение    (12)     показывает,   что    внешнее     давление,
                          уравновешивающее ΔPгидр и
                          ΔPкап, должно изменяться по
                          мере роста пузырька. По
                          мере увеличения давления             2r
                          этот пузырек растет, меняя
                          свою форму и радиус
                          кривизны. Вначале радиус
                          кривизны пузырька велик                         1
                          (рис. 9, положение 1). По                2
                          мере роста пузырька радиус               3
                          кривизны его поверхности
                          уменьшается,        достигая         1 → R = 1/r ≈ ∞
                          минимальной величины в               2→R=r
                          положении 2. В этот момент           3→R>r
                          радиус кривизны пузырька
Рис. 8. Вакуумная         (R) равен радиусу капилляра Рис. 9. Схема
        пробирка.         (r), а затем снова начинает образования пузырька в
                          возрастать.     При     этом капилляре радиусом r.
   величина P и Pкап. (уравнение 12) должны
   проходить через максимум. При увеличении внешнего давления в
   системе пузырек будет находиться в устойчивом состоянии (давление
   воздуха на стенку пузырька уравновешивается давлением со стороны
   стенки пузырька), пока внешнее давление не достигает максимального
   давления (Pmax) при R = r. Дальнейшее увеличение внешнего давления
   приводит к увеличению радиуса кривизны пузырька (положение 3) и
   уменьшению давления со стороны стенки пузырька, которое уже не
   может уравновешивать внешнего давления. Пузырек приходит в
   неустойчивое состояние - он быстро расширяется и отрывается от
   капилляра.
           На манометре этот процесс регистрируется так: давление
   постепенно увеличивается, достигая максимума, затем резко падает и
   снова медленно нарастает - это и отвечает образованию, увеличению в
   объеме и отрыву пузырька. Максимальному давлению соответствует