Физические основы измерений. Мордасов Д.М - 14 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Между молекулами всякого тела существует взаимное притяжение (сцепление), причем действие сил, вызывающих
это явление, проявляется на очень малых расстояниях. Каждая молекула притягивает к себе все окружающие ее
молекулы, расположенные внутри сферы молекулярного действия; эта сфера описывается радиусом, равным
наибольшему расстоянию, на котором еще обнаруживаются силы сцепления. Радиус молекулярного действия в жидкости
равен примерно 0,001 мкм.
Взаимное притяжение молекул не только обусловливает давление поверхностного слоя на остальную жидкость,
но стремится также уменьшить поверхность жидкости, т.е. вызывает силу, направленную вдоль поверхности. Эта сила
называется силой поверхностного натяжения. Равновесие жидкости устанавливается при таком расположении
молекул, когда на поверхности находится наименьшее возможное число их, т.е. когда свободная поверхность
жидкости имеет наименьшую площадь и создает силу натяжения вдоль поверхности.
Сила поверхностного натяжения, действующая в данной точке линии, взятой на поверхности жидкости,
расположена в плоскости, касательной к поверхности в этой точке, и перпендикулярна указанной линии. Силу,
приложенную к единице длины произвольной линии, проведенной на свободной поверхности жидкости, называют
коэффициентом поверхностного натяжения, или поверхностным натяжением данной жидкости.
Поверхностное натяжение принято обозначать буквой
σ. Оно выражается в Н/м и показывает, какую работу
необходимо затратить, чтобы увеличить поверхность жидкости на 1 м
2
, насколько при этом возрастает общая
свободная поверхностная энергия системы.
Струйные или аэродинамические методы контроля поверхностного натяжения основаны на воздействии струи
газа на жидкость и определении размеров деформации поверхности жидкости или силовой характеристики газовой
струи, вызывающей заданную величину деформации как функцию контролируемого параметра. При измерении σ
ж
используют два режима взаимодействия газовой струи с жидкостью:
• устойчивый, когда поверхность, образованная струей в жидкости, не подвержена заметным изменением;
• критический, при котором происходит переход поверхности жидкости в месте контакта со струей от
устойчивого к колебательному состоянию.
Метод устойчивого взаимодействия струи газа с жидкостью основан на том, что под действием струи,
вытекающей из сопла или капиллярной трубки, на поверхности жидкости образуется углубление с высотой h
у
. В
зависимости от того, по какому параметру судят о
σ
ж
, возможны две модификации метода.
При заданных размерах капиллярной трубки, расстоянии l
2
от ее среза до невозмущенной поверхности жидкости и
определенном входном давлении, высота h
у
образованного под действием струи углубления (рис. 7) является
функцией поверхностного натяжения.
По экспериментальным данным получена зависимость
у
ж
1
h
C
σ
=σ ,
где C
σ
– постоянный коэффициент.
Если принять h
у
= const, то контролируемая величина будет определяться скоростью истечения W газа из
капиллярной трубки, которая может быть найдена из выражения
Рис. 7 Реализация бесконтактного метода измерения
поверхностного натяжения жидкостей
l
2
h
у

Страницы