Поверхностные явления и дисперсные системы. Муратова Е.И - 6 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

OH
OH
2
2
p
p
σ=σ
. (1.2)
В сталагмометрическом методе определяют вес капли, которая отрывается от капилляра (см. рис 1.1, б) под
действием силы тяжести или в результате выдавливания микрошприцом. Приближенно считают, что при отрыве
вес капли Р
к
уравновешивается силой, равной поверхностному натяжению, умноженному на длину окружности
капилляра радиусом r
0
т.е.
0
1
1
0
2
2
r
Pk
k
r
P
π
=σ→
σ
π=
; (1.3)
km
=
σ
, (1.4)
где k – постоянная сталагмометра; m – масса одной капли.
При измерении поверхностного натяжения методом наибольшего давления и сталагмометрическим методом
пузырек и капля формируются сравнительно быстро за время, недостаточное для образования адсорбционного
слоя растворенных молекул ПАВ, особенно, если они имеют сравнительно большую молекулярную массу. В этих
условиях не успевает установиться равновесное поверхностное натяжение. Для подобных растворов рекомендует-
ся увеличивать время формирования пузырька или капли до тех пор, пока давление или число капель станут по-
стоянными.
В методе отрыва кольца (см. рис. 1.1, в) измеряют силу F, которой противодействует поверхностное натяже-
ние жидкости, смачивающей периметр поверхности кольца,
k
r
F
σ
π=
0
4
. (1.5)
Коэффициент k является поправочным, он учитывает что поднимающийся при отрыве кольца столб жидкости
не имеет формы правильного полого цилиндра.
В
методе уравновешивания пластинки (или методе Вильгельми) определяют силу F, необходимую для из-
влечения из жидкости погруженной в нее тонкой пластинки шириной h (см. рис. 1.1, г),
hF
σ
=
2 . (1.6)
Перечисленные выше методы определения поверхностного натяжения доступны, но имеют один общий не-
достаток – низкую точность измерений. Более точным является метод капиллярного поднятия в том случае, если
капилляр хорошо смачивается водой, а его диаметр не изменяется по высоте, что в лабораторных условиях не все-
гда соблюдается. Причем, чем меньше радиус капилляров, тем точнее результаты измерений поверхностного на-
тяжения.
В основе метода капиллярного поднятия лежит зависимость высоты поднятия жидкости h в узком капилляре
от ее поверхностного натяжения. В соответствии с уравнением Лапласа избыточное давление связано с высотой h
жидкости в капилляре соотношениями
m
r
p
σ
=∆
2
; (1.7)
ghp
ρ
∆
=
∆
, (1.8)
где r
m
– радиус кривизны мениска жидкости в капилляре; ∆ρ – разность плотностей жидкости и газовой фазы; g – уско-
рение свободного падения.
Вводя так называемую капиллярную постоянную
а,
hr
g
а
m
=
ρ∆
σ
=
2
2
, (1.9)
и учитывая угол смачивания θ жидкостью стенок капилляра радиусом r,
из уравнений (1.8) и (1.9) получаем
.
cos2cos2
2
θ
ρ∆
=
θ
ρ∆
=σ
gagrh
(1.10)
Последнее соотношение известно как уравнение Жюрена. Таким образом, для определения поверхностного
натяжения жидкостей этим методом экспериментально находят высоту поднятия h, радиус капилляра r и угол сма-
чивания θ. Метод капиллярного поднятия является одним из наиболее точных (относительная погрешность менее
0,01 %).
Порядок выполнения лабораторной работы
1 Прежде чем приступить к выполнению практической части лабораторной работы, следует внимательно
прочитать материалы теоретической части и изучить схему лабораторной установки (рис. 1.2).
2 Заполните сталагмометр исследуемой жидкостью (в том числе и носик) и закройте кран сталагмометра.

Страницы