Как измеряется поверхностное натяжение сталагмометром

Сталагмометр

Капля падает, когда вес (мг) равен длине окружности (2πr), умноженной на поверхностное натяжение (σ). Поверхностное натяжение можно рассчитать, если известны радиус трубы (r) и масса капли жидкости (m). В качестве альтернативы, поскольку поверхностное натяжение пропорционально весу капли, интересующую жидкость можно сравнить с эталонной жидкостью с известным поверхностным натяжением (обычно водой):

м 1 σ 1 знак равно м 2 σ 2 <\ displaystyle <\ frac > <\ sigma _ <1>>> = <\ frac > <\ sigma _ <2>>>>

Если известно поверхностное натяжение воды, которое составляет 72 дин / см, мы можем рассчитать поверхностное натяжение конкретной жидкости по уравнению. Чем больше мы взвешиваем капель, тем точнее мы можем рассчитать поверхностное натяжение по уравнению. Сталагмометр необходимо содержать в чистоте для получения достоверных показаний. Существуют коммерческие пробирки для сталагмометрического метода трех размеров: 2,5, 3,5 и 5,0 (мл). Размер 2,5 мл подходит для малых объемов и низкой вязкости, 3,5 (мл) для относительно вязких жидкостей и 5,0 (мл) для больших объемов и высокой вязкости. Размер 2,5 мл подходит для большинства жидкостей.

Модифицированный метод

Сталагмометрический метод был усовершенствован С.В. Чичкановым и его коллегами, которые вместо их подсчета измеряли вес фиксированного количества капель. Этот метод определения поверхностного натяжения может быть более точным, чем исходный метод, особенно для жидкостей с высокоактивной поверхностью.

Источник

Натяжение жидкости. Принцип работы сталагмометра

Сущность и характерные особенности поверхностного натяжения жидкости. Теоретическое обоснование различных методов измерения коэффициента поверхностного натяжения по методу отрыва капель. Описание устройства, принцип действия и назначение сталагмометра.

Поверхностное натяжение жидкости

Измерение коэффициента поверхностного натяжения по методу отрыва капель (сталагмометрия)

Список используемых источников

Поверхностный слой вещества представляет собой область постепенного изменения свойств и состава при переходе от одной фазы к другой. Образование поверхностного слоя есть результат взаимодействия смежных фаз. Молекулы вещества, расположенные внутри фазы, отличаются по энергетическому состоянию от молекул, находящихся на границе раздела фаз. Эти последние испытывают неодинаковое влияние сил межмолекулярного взаимодействия со стороны каждой из контактирующих фаз, поскольку физические свойства этих фаз различны. Молекулы в объеме тела равномерно окружены такими же молекулами, поэтому их силовые поля полностью скомпенсированы.

Молекулы поверхностного слоя взаимодействуют как с молекулами одной фазы, так и с молекулами другой фазы. В результате равнодействующая молекулярных сил в поверхностном слое не равна нулю и направлена внутрь той фазы, в которой взаимодействие больше. Таким образом возникает поверхностное натяжение, стремящееся сократить поверхность.

Поверхностное натяжение жидкости

В медицинской практике коэффициент поверхностного натяжения определяют у различных биологических жидкостей и жидких лекарственных форм, т.к. он может служить диагностическим и аналитическим фактором.

В отличие от газа, молекулы которого почти не взаимодействуют друг с другом, молекулы жидкости проявляют весьма сильное взаимодействие между собой.

Силы притяжения между молекулами жидкости настолько велики, что внутреннее давление в жидкости достигает десятков тысяч атмосфер. Поэтому внешним давлением практически нельзя уменьшить объем жидкости, так что жидкость в большинстве случаев может считаться несжимаемой. Характерной особенностью жидкости является существование у неё свободной поверхности, граничащей с газом, точнее с паром самой жидкости, или с твердыми телами. Молекулы лежащие в очень тонком поверхностном слое, находятся в условиях, отличных от условий, в которых находятся молекулы внутри жидкости. Внутри жидкости каждая молекула окружена со всех сторон такими же молекулами, поэтому силы притяжения, действующая на молекулы оказываются скомпенсированными (рис.1).

Молекула же, находящаяся на поверхности, окружена молекулами жидкости не со всех сторон. Поэтому сумма сил притяжения, действующих на неё со стороны молекул жидкости, не равна нулю: Рис. 1.

Их равнодействующая направлена внутрь жидкости. Правда, над поверхностью жидкости тоже есть молекулы пара, но их значительно меньше (плотность пара в обычных условиях примерно в 1000 раз меньше плотности жидкости), поэтому силы со стороны молекул пара много меньше, чем силы притяжения к молекулам жидкости. Таким образом, на молекулы поверхностного слоя действует сила, стремящаяся перевести их вглубь жидкости. Благодаря этому молекулы поверхностного слоя обладают большой потенциальной энергией по сравнению с «глубинными» молекулами. Следствием этого является то, что при отсутствии каких-либо других сил, действующих на жидкость, она принимает такую форму, при которой ее поверхность является минимальной (при данном объеме), т.е. форму шара. При такой форме максимально возможное число молекул находится не на поверхности, а внутри объема жидкости. В реальных условиях жидкость находится не только под действием внутренних молекулярных сил. На жидкость, кроме того, действуют сила тяжести и сила взаимодействия между молекулами жидкости и твердого тела, с которым жидкость граничит. Поэтому жидкость принимает форму шара лишь в тех случаях, когда мала сила тяжести (т.е. когда мала масса жидкости), а если жидкость граничит с твердым телом, то должна быть мала также и сила взаимодействия молекул жидкости с молекулами твердого тела по сравнению с межмолекулярными силами в самой жидкости.

Этим объясняется тот факт, что сферическую форму имеют лишь малые капли жидкости, если они окружены воздухом, а если капли соприкасаются с твердым телом, то сферическая форма возможна лишь в тех случаях, когда жидкость не смачивает твердое тело (жидкость именно в тех случаях не смачивает твердое тело, когда молекулярные силы внутри жидкости превосходят силы взаимодействия с молекулами твердого тела).

Наоборот, смачивание твердого тела жидкостью свидетельствует о том, что силы, действующие между молекулами жидкости, много меньше, чем силы взаимодействия с частицами твердого тела.

Так молекулы поверхностного слоя жидкости обладают повышенной потенциальной энергией, то всякое уменьшение площади поверхности жидкости приводит к уменьшению этой энергии. Значит, при таком сокращении поверхности может быть совершена работа. Наоборот, всякое увеличение поверхности жидкости связано с увеличением потенциальной энергии. Очевидно, что это изменение энергии пропорционально изменению величины площади поверхности.

Коэффициент пропорциональности у, входящий в эту формулу, называется коэффициентом поверхностного натяжения жидкости.

Физический смысл этой величины (из формулы 1): коэффициент поверхностного натяжения численно равен изменению поверхностной энергии жидкости при изменении площади ее поверхности на единицу. Коэффициент поверхностного натяжения измеряется:

Благодаря тому, что силы, действующие в поверхностном слое жидкости, стремятся уменьшить площадь ее поверхности, жидкости ведут себя так, как будто их поверхности представляют собой натянутые упругие пленки. В этом случае считается, что на поверхности жидкости действуют силы, касательные к ней, перпендикулярные к любой линии, взятой на поверхности жидкости (рис.2).

Эти силы называются силами поверхностного натяжения. Для любой линии, составляющей границу между поверхностью жидкости и твердым телом, можно написать равенство:

С этой точки зрения коэффициент поверхностного натяжения представляет собой силу, действующую на единицу длинны произвольной линии на поверхности жидкости, значит у измеряется в системе СИ в Н/м.

При постоянных температуре и давлении поверхностная энергия Гиббса системы равна произведению поверхностного натяжения G на площадь поверхности S:

Площадь поверхности зависит от ее кривизны и дисперсности фаз (размера частиц или поверхностных дефектов). Дисперсность D линейно связана с удельной поверхностью Sуд:

Удельная поверхность, например, водяного тумана при радиусе капелек 1 мкм составит:

Стремление системы к уменьшению поверхностной энергии Гиббса выражается в самопроизвольном уменьшении межфазной поверхности (изменение формы и кривизны, проявление процессов коагуляции, коалесценции и пр.) и уменьшении поверхностного натяжения (протекание процессов адсорбции, адгезии и смачивания, возникновение электрического потенциала и др.)

Измерение коэффициента поверхностного натяжения по методу отрыва капель (сталагмометрия)

Метод отрыва капель, не будучи очень точным, является, однако распространенным в медицинской и фармацевтической практике. Теоретическое обоснование этого метода заключается в следующем. Образование капель жидкости при вытекании ее из малых отверстий является результатом действия силы поверхностного натяжения и силы тяжести. Так, если из вертикально поставленной трубки с узким капиллярным отверстием медленно вытекает жидкость, то на конце трубки образуется постепенно нарастающая по величине u1082 капля. Увеличиваясь в размере, эта капля отрывается тогда, когда ее вес становится равным сопротивлению разрыва поверхностной пленки, поддерживающей каплю.

Перед отрывом капли у конца трубки образуется перетяжка, по которой происходит отрыв капли (рис.3).

Сталагмометр представляет собой стеклянную трубку с расширением посередине и капилляром в нижней части; расширенная часть ограничена двумя метками. Поместив капилляр в стаканчик с исследуемым раствором, при помощи резиновой груши затягивают раствор в прибор (уровень жидкости должен быть выше верхней метки) и дают жидкости по каплям вытекать из сталагмометра в стаканчик. Скорость истечения можно регулировать при помощи винтового зажима. Когда уровень жидкости достигнет верхней метки, начинают отсчет капель; отсчет продолжают до достижения уровнем нижней метки.

Определение поверхностного натяжения этим методом заключается в измерении объема или веса капли жидкости, отрывающейся от кончика капилляра в нижнем конце сталагмометрической трубки.

В момент отрыва капли сила поверхностного натяжения fT уравновешивается силами поверхностного натяжения F. Сила поверхностного натяжения действует вдоль окружности шейки капли и препятствует ее отрыву. В момент отрыва можно считать, что длина контура, по которому разрывается поверхностная пленка капли, равна длине окружности перетяжки, и равна 2рr. Тогда сила поверхностного натяжения по всему контуру отрыва будет равна:

Перед самым отрывом эта сила F уравновешивает силу тяжести mg. Силу тяжести чаще всего рассчитывают, определяя объем капли. Сталагмометрическую трубку определенного объема V заполняют исследуемой жидкостью и определяют число капель n, вытекающих из данного объема. Силу тяжести рассчитывают по уравнению:

где р?- плотность исследуемой жидкости.

— для искомой и стандартных жидкостей

Масса капли может быть легко определена, но определение радиуса перетяжки r связано с некоторыми затруднениями. Подставлять же в уравнение вместо радиуса перетяжки величину радиуса конца недопустимо, т.к. ее радиус всегда больше радиуса перетяжки. Метод, позволяющий избежать измерения радиуса перетяжки, заключается в сравнении коэффициента поверхностного натяжения у1, исследуемой жидкости с коэффициентом поверхностного натяжения у0 другой жидкости, для которой величина этого коэффициента хорошо известна. Обычно в качестве эталонной жидкости применяется вода, величина коэффициента которой для различных температур дается в таблицах. Тогда можно написать уравнения для исследуемой жидкости:

Для эталонной жидкости:

у1 / у 0 = m1 / m0 (11)

Для исследуемой жидкости:

Для эталонной жидкости:

Подставив выражение для m1 и m0 в уравнение (5), получим:

у1 = у0 (n0 с1 / n1 с0) (14)

Для определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости по этому способу применяется сталагмометр. Он представляет собой стеклянную капиллярную трубку с делениями, заканчивающуюся очень узким отверстием в плоском нижнем конце трубки. Каждый такой прибор характеризуется т.н. постоянной сталагмометра, которая зависит от объема резервуара и радиуса капилляра и вычисляется по формуле:

Методы определения поверхностного натяжения жидкостей, как правило, сводятся к измерению силы, противодействующей силе поверхностного натяжения.

Определяют поверхностное натяжение серии растворов известной концентрации. В качестве сравнительной жидкости используют толуол, поверхностное натяжение которого при температуре находят по справочнику. Путем последовательных разбавлений вдвое готовят шесть растворов исследуемого спирта разных концентраций (в зависимости от концентрации исходного раствора). Измеряют поверхностное натяжение растворов и строят изотерму поверхностного натяжения в координатах.

Список используемых источников

1. Адамсон А. Физическая химия поверхностей. Пер. с англ./ Под ред. З.М. Зорина. М.: Мир, 1979. 588 с.

2. Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. Пер с англ. М.: Мир, 1984. 306 с.

3. Зонтаг Г., Штренге К. Коагуляция и устойчивость дисперсных систем. Пер с нем. /Под ред. О.Г.Усьярова. Л-д: Химия, 1973. 152 с.

4. Расчеты и задачи по коллоидной химии. Под ред. Барановой В.И. М.: Высш. шк., 1989. 289 с.

5. Практикум по коллоидной химии и электронной микроскопии/ Под ред. Воюцкого С.С. М.: Химия, 1974.

Подобные документы

Изучение явления поверхностного натяжения и методика его определения. Особенности определения коэффициента поверхностного натяжения с помощью торсионных весов. Расчет коэффициента поверхностного натяжения воды и влияние примесей на его показатель.

презентация [1,5 M], добавлен 01.04.2016

Сила поверхностного натяжения, это сила, обусловленная взаимным притяжением молекул жидкости, направленная по касательной к ее поверхности. Действие сил поверхностного натяжения. Метод проволочной рамки. Роль и проявления поверхностного натяжения в жизни.

реферат [572,8 K], добавлен 23.04.2009

Исследование зависимости поверхностного натяжения жидкости от температуры, природы граничащей среды и растворенных в жидкости примесей. Повышение давления газов над жидкими углеводородами и топливом. Расчет поверхностного натяжения системы «жидкость-пар».

реферат [17,6 K], добавлен 31.03.2015

Исследование структурных свойств воды при быстром переохлаждении. Разработка алгоритмов моделирования молекулярной динамики воды на основе модельного mW-потенциала. Расчет температурной зависимости поверхностного натяжения капель воды водяного пара.

дипломная работа [1,8 M], добавлен 09.06.2013

презентация [299,5 K], добавлен 29.09.2013

Сущность метода Стокса по определению коэффициента вязкости. Определение сил, действующих на шарик при его движении в жидкости. Оценка зависимости коэффициента внутреннего трения жидкостей от температуры. Изучение ламинарных и турбулентных течений.

лабораторная работа [1001,4 K], добавлен 15.10.2010

Механика жидкостей, физическое обоснование их главных свойств и характеристик в различных условиях, принцип движения. Уравнение Бернулли. Механизм истечения жидкости из отверстий и насадков и методика определения коэффициентов скорости истечения.

реферат [175,5 K], добавлен 19.05.2014

Физические свойства воды, температура ее кипения, таяние льда. Занимательные опыты с водой, познавательные и интересные факты. Измерение коэффициента поверхностного натяжения воды, удельной теплоты плавления льда, температуры воды при наличии примесей.

творческая работа [466,5 K], добавлен 12.11.2013

Характеристики, конструкция и принцип действия мегаомметра – прибора для измерения больших значений сопротивлений. Источник напряжения измерения в электромеханическом и электронном приборах. Понятие объемного и поверхностного сопротивлений изоляции.

лабораторная работа [312,5 K], добавлен 18.06.2015

Понятие и свойства поверхностного натяжения. Зависимость энергетических параметров поверхности от температуры. Адсорбция. Поверхностная активность. Поверхностно-активные и инактивные вещества. Мономолекулярная адсорбция. Изотерма адсорбции Ленгмюра.

презентация [313,0 K], добавлен 30.11.2015

Источник

Натяжение жидкости. Принцип работы сталагмометра

Поверхностное натяжение жидкости

Измерение коэффициента поверхностного натяжения по методу отрыва капель (сталагмометрия)

Список используемых источников

Поверхностный слой вещества представляет собой область постепенного изменения свойств и состава при переходе от одной фазы к другой. Образование поверхностного слоя есть результат взаимодействия смежных фаз. Молекулы вещества, расположенные внутри фазы, отличаются по энергетическому состоянию от молекул, находящихся на границе раздела фаз. Эти последние испытывают неодинаковое влияние сил межмолекулярного взаимодействия со стороны каждой из контактирующих фаз, поскольку физические свойства этих фаз различны. Молекулы в объеме тела равномерно окружены такими же молекулами, поэтому их силовые поля полностью скомпенсированы.

Молекулы поверхностного слоя взаимодействуют как с молекулами одной фазы, так и с молекулами другой фазы. В результате равнодействующая молекулярных сил в поверхностном слое не равна нулю и направлена внутрь той фазы, в которой взаимодействие больше. Таким образом возникает поверхностное натяжение, стремящееся сократить поверхность.

Поверхностное натяжение жидкости

В медицинской практике коэффициент поверхностного натяжения определяют у различных биологических жидкостей и жидких лекарственных форм, т.к. он может служить диагностическим и аналитическим фактором.

В отличие от газа, молекулы которого почти не взаимодействуют друг с другом, молекулы жидкости проявляют весьма сильное взаимодействие между собой.

Силы притяжения между молекулами жидкости настолько велики, что внутреннее давление в жидкости достигает десятков тысяч атмосфер. Поэтому внешним давлением практически нельзя уменьшить объем жидкости, так что жидкость в большинстве случаев может считаться несжимаемой. Характерной особенностью жидкости является существование у неё свободной поверхности, граничащей с газом, точнее с паром самой жидкости, или с твердыми телами. Молекулы лежащие в очень тонком поверхностном слое, находятся в условиях, отличных от условий, в которых находятся молекулы внутри жидкости. Внутри жидкости каждая молекула окружена со всех сторон такими же молекулами, поэтому силы притяжения, действующая на молекулы оказываются скомпенсированными (рис.1).

Молекула же, находящаяся на поверхности, окружена молекулами жидкости не со всех сторон. Поэтому сумма сил притяжения, действующих на неё со стороны молекул жидкости, не равна нулю: Рис. 1.

Их равнодействующая направлена внутрь жидкости. Правда, над поверхностью жидкости тоже есть молекулы пара, но их значительно меньше (плотность пара в обычных условиях примерно в 1000 раз меньше плотности жидкости), поэтому силы со стороны молекул пара много меньше, чем силы притяжения к молекулам жидкости. Таким образом, на молекулы поверхностного слоя действует сила, стремящаяся перевести их вглубь жидкости. Благодаря этому молекулы поверхностного слоя обладают большой потенциальной энергией по сравнению с «глубинными» молекулами. Следствием этого является то, что при отсутствии каких-либо других сил, действующих на жидкость, она принимает такую форму, при которой ее поверхность является минимальной (при данном объеме), т.е. форму шара. При такой форме максимально возможное число молекул находится не на поверхности, а внутри объема жидкости. В реальных условиях жидкость находится не только под действием внутренних молекулярных сил. На жидкость, кроме того, действуют сила тяжести и сила взаимодействия между молекулами жидкости и твердого тела, с которым жидкость граничит. Поэтому жидкость принимает форму шара лишь в тех случаях, когда мала сила тяжести (т.е. когда мала масса жидкости), а если жидкость граничит с твердым телом, то должна быть мала также и сила взаимодействия молекул жидкости с молекулами твердого тела по сравнению с межмолекулярными силами в самой жидкости.

Этим объясняется тот факт, что сферическую форму имеют лишь малые капли жидкости, если они окружены воздухом, а если капли соприкасаются с твердым телом, то сферическая форма возможна лишь в тех случаях, когда жидкость не смачивает твердое тело (жидкость именно в тех случаях не смачивает твердое тело, когда молекулярные силы внутри жидкости превосходят силы взаимодействия с молекулами твердого тела).

Наоборот, смачивание твердого тела жидкостью свидетельствует о том, что силы, действующие между молекулами жидкости, много меньше, чем силы взаимодействия с частицами твердого тела.

Так молекулы поверхностного слоя жидкости обладают повышенной потенциальной энергией, то всякое уменьшение площади поверхности жидкости приводит к уменьшению этой энергии. Значит, при таком сокращении поверхности может быть совершена работа. Наоборот, всякое увеличение поверхности жидкости связано с увеличением потенциальной энергии. Очевидно, что это изменение энергии пропорционально изменению величины площади поверхности.

Обозначим изменение энергии через dW, а соответствующее изменение площади поверхности – через dS. Тогда можно написать:

Коэффициент пропорциональности σ, входящий в эту формулу, называется коэффициентом поверхностного натяжения жидкости.

Физический смысл этой величины (из формулы 1): коэффициент поверхностного натяжения численно равен изменению поверхностной энергии жидкости при изменении площади ее поверхности на единицу. Коэффициент поверхностного натяжения измеряется:

а) По системе СИ – Дж/м2;

б) По системе СГС – эрг/см2.

Благодаря тому, что силы, действующие в поверхностном слое жидкости, стремятся уменьшить площадь ее поверхности, жидкости ведут себя так, как будто их поверхности представляют собой натянутые упругие пленки. В этом случае считается, что на поверхности жидкости действуют силы, касательные к ней, перпендикулярные к любой линии, взятой на поверхности жидкости (рис.2).

Эти силы называются силами поверхностного натяжения. Для любой линии, составляющей границу между поверхностью жидкости и твердым телом, можно написать равенство:

где: F – сила поверхностного натяжения, действующая на контур свободной поверхности жидкости длинной l,

С этой точки зрения коэффициент поверхностного натяжения представляет собой силу, действующую на единицу длинны произвольной линии на поверхности жидкости, значит σ измеряется в системе СИ в Н/м.

При постоянных температуре и давлении поверхностная энергия Гиббса системы равна произведению поверхностного натяжения G на площадь поверхности S:

(3)

Площадь поверхности зависит от ее кривизны и дисперсности фаз (размера частиц или поверхностных дефектов). Дисперсность D линейно связана с удельной поверхностью Sуд:

(4)

Удельная поверхность, например, водяного тумана при радиусе капелек 1 мкм составит:

(5)

Стремление системы к уменьшению поверхностной энергии Гиббса выражается в самопроизвольном уменьшении межфазной поверхности (изменение формы и кривизны, проявление процессов коагуляции, коалесценции и пр.) и уменьшении поверхностного натяжения (протекание процессов адсорбции, адгезии и смачивания, возникновение электрического потенциала и др.)

Измерение коэффициента поверхностного натяжения по методу отрыва капель (сталагмометрия)

Метод отрыва капель, не будучи очень точным, является, однако распространенным в медицинской и фармацевтической практике. Теоретическое обоснование этого метода заключается в следующем. Образование капель жидкости при вытекании ее из малых отверстий является результатом действия силы поверхностного натяжения и силы тяжести. Так, если из вертикально поставленной трубки с узким капиллярным отверстием медленно вытекает жидкость, то на конце трубки образуется постепенно нарастающая по величине u1082 капля. Увеличиваясь в размере, эта капля отрывается тогда, когда ее вес становится равным сопротивлению разрыва поверхностной пленки, поддерживающей каплю.

Перед отрывом капли у конца трубки образуется перетяжка, по которой происходит отрыв капли (рис.3).

Рисунок 3 – Схема сталагмометра.

Сталагмометр представляет собой стеклянную трубку с расширением посередине и капилляром в нижней части; расширенная часть ограничена двумя метками. Поместив капилляр в стаканчик с исследуемым раствором, при помощи резиновой груши затягивают раствор в прибор (уровень жидкости должен быть выше верхней метки) и дают жидкости по каплям вытекать из сталагмометра в стаканчик. Скорость истечения можно регулировать при помощи винтового зажима. Когда уровень жидкости достигнет верхней метки, начинают отсчет капель; отсчет продолжают до достижения уровнем нижней метки.

Определение поверхностного натяжения этим методом заключается в измерении объема или веса капли жидкости, отрывающейся от кончика капилляра в нижнем конце сталагмометрической трубки.

В момент отрыва капли сила поверхностного натяжения fT уравновешивается силами поверхностного натяжения F. Сила поверхностного натяжения действует вдоль окружности шейки капли и препятствует ее отрыву. В момент отрыва можно считать, что длина контура, по которому разрывается поверхностная пленка капли, равна длине окружности перетяжки, и равна 2πr. Тогда сила поверхностного натяжения по всему контуру отрыва будет равна:

Перед самым отрывом эта сила F уравновешивает силу тяжести mg. Силу тяжести чаще всего рассчитывают, определяя объем капли. Сталагмометрическую трубку определенного объема V заполняют исследуемой жидкостью и определяют число капель n, вытекающих из данного объема. Силу тяжести рассчитывают по уравнению:

(7)

где р- плотность исследуемой жидкости.

(8)

— для искомой и стандартных жидкостей

Масса капли может быть легко определена, но определение радиуса перетяжки r связано с некоторыми затруднениями. Подставлять же в уравнение вместо радиуса перетяжки величину радиуса конца недопустимо, т.к. ее радиус всегда больше радиуса перетяжки. Метод, позволяющий избежать измерения радиуса перетяжки, заключается в сравнении коэффициента поверхностного натяжения σ1, исследуемой жидкости с коэффициентом поверхностного натяжения σ0 другой жидкости, для которой величина этого коэффициента хорошо известна. Обычно в качестве эталонной жидкости применяется вода, величина коэффициента которой для различных температур дается в таблицах. Тогда можно написать уравнения для исследуемой жидкости:

Для эталонной жидкости:

Здесь m1 и m0 – массы капель исследуемой и эталонной жидкостей и, а радиусы перетяжек капель обеих жидкостей приняты одинаковыми. Деля почленно выражение (9) на выражение (10), получим :

σ1 / σ 0 = m1 / m0 (11)

Для исследуемой жидкости:

Для эталонной жидкости:

Подставив выражение для m1 и m0 в уравнение (5), получим:

σ1 = σ0 (n0 ρ1 / n1 ρ0) (14)

Для определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости по этому способу применяется сталагмометр. Он представляет собой стеклянную капиллярную трубку с делениями, заканчивающуюся очень узким отверстием в плоском нижнем конце трубки. Каждый такой прибор характеризуется т.н. постоянной сталагмометра, которая зависит от объема резервуара и радиуса капилляра и вычисляется по формуле:

Методы определения поверхностного натяжения жидкостей, как правило, сводятся к измерению силы, противодействующей силе поверхностного натяжения.

Определяют поверхностное натяжение серии растворов известной концентрации. В качестве сравнительной жидкости используют толуол, поверхностное натяжение которого при температуре находят по справочнику. Путем последовательных разбавлений вдвое готовят шесть растворов исследуемого спирта разных концентраций (в зависимости от концентрации исходного раствора). Измеряют поверхностное натяжение растворов и строят изотерму поверхностного натяжения в координатах.

Список используемых источников

1. Адамсон А. Физическая химия поверхностей. Пер. с англ./ Под ред. З.М. Зорина. М.: Мир, 1979. 588 с.

2. Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. Пер с англ. М.: Мир, 1984. 306 с.

3. Зонтаг Г., Штренге К. Коагуляция и устойчивость дисперсных систем. Пер с нем. /Под ред. О.Г.Усьярова. Л-д: Химия, 1973. 152 с.

4. Расчеты и задачи по коллоидной химии. Под ред. Барановой В.И. М.: Высш. шк., 1989. 289 с.

5. Практикум по коллоидной химии и электронной микроскопии/ Под ред. Воюцкого С.С. М.: Химия, 1974.

Источник