I. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ МЕТОДОМ ОТРЫВА КОЛЬЦА

Для определения коэффициента поверхностного натяжения различных жидкостей в данной работе используются весы Жоли (рис.12.3.)

Рис. 12.3.

Весы Жоли состоят из следующих частей: стойки с треногой, кронштейна, с кремальерой, пружины и чашечки для исследуемой жидкости.

К стойке прикреплена рейка, кронштейн при помощи кремальеры может передвигаться вдоль стойки.

Горизонтальная площадка кронштейна служит для установки чашки с исследуемой жидкостью.

На передней стороне стойки нанесена миллиметровая шкала. К стойке сверху прикреплена планка с двумя крючками. На один крючок подвешивается нить с отвесом, а на другой – пружина. К нижнему концу пружины прикреплен крючок, к которому подвешивается кольцо. К кольцу прикреплен специальный подвес, в верхней части которого имеется тонкий диск.

Диск при рабочем положении прибора расположен горизонтально и служит указателем. При помощи которого по шкале стойки производится отсчет величины растяжения пружины.

Отвес служит для установки стойки прибора в вертикальное положение, которое производится при помощи подъемных винтов треноги.

При соприкосновении кольца и смачивающей металл жидкости силы межмолекулярного сцепления между жидкость и металлом удержат кольцо.

Опуская с помощью кремальеры чашку с исследуемой жидкостью, можно оторвать кольцо от жидкости. При этом будет происходить не отрыв жидкости от металла, а разрыв более слабой поверхности пленки по обе стороны кольца (рис. 12.4.)

Рис. 12.4.

Длина линии разрыва жидкости равна

где D – наружный диаметр кольца;

d – толщина кольца.

(рис. 12.4. – соприкосновение с жидкостью).

Коэффициент поверхностного натяжения выразится тогда следующей формулой:

(12.5.)

где Р – вес гирек, равный силе отрыва кольца от поверхности жидкости.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Тщательно ознакомьтесь с устройством весов Жолли.

2. С помощью отвеса и подъемных винтов установите стойку прибора.

3. Измерьте штангенциркулем наружный диаметр кольца и его толщину в нескольких местах и возьмите среднее арифметическое значение.

4. Установите на горизонтальную площадку кронштейна чашку с исследуемой жидкостью.

5. Опустите кольцо в исследуемую жидкость, а затем поднимая его с помощью кремальеры, заметьте момент отрыва кольца от поверхности жидкости.

6. Растяните пружину с помощью гирек до замеченной метки.

7. Опыт повторите 3-5 раз. Данные занесите в таблицу 12.1.

8. По формуле (12.5.) определите коэффициент поверхностного натяжения исследуемой жидкости.

9.Вычислите погрешности измерения.

Таблица 12.1.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ

МЕТОДОМ ОТРЫВА КОЛЬЦА

II. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ МЕТОДОМ ОТРЫВА КОЛЕЦ

Установка для определения коэффициентов поверхностного натяжения жидкостей данным методом представлена четырьмя бюретками А.В.С.Д, закрепленными на стенде (рис. 12.5.) Истечение жидкости из бюретки регулируется зажимом К.

Метод основан на сравнении силы поверхностного натяжения, удерживающей каплю от падения, с силой тяжести под действием которой отрывается капля. Капля отрывается тогда, когда ее вес Р будет немного больше или в предельном случае, равен силе поверхностного натяжения F, удерживающей каплю от падения. Таким образом, в момент отрыва капли получаем условие:

Р=F (12.6.)

Рис. 12.5.

По уравнению (12.4.) полагая l=2pR – дина окружности шейки бюретки, получим

(12.7.)

с учетом условия (12.6.) получим

(12.8.)

из уравнения (12.8.) определяем a:

(12.9.)

где Р – вес одной капли,

D – диаметр шейки капли.

Рабочая формула имеет вид:

(12.10.)

где m₁ – масса пустого стакана,

m₂ – масса стакана с некоторым количеством капель,

g – ускорение силы тяжести, g=9,8 м/с²

D – внешний диаметр капилляра (смотрите на приборе),

n – число капель в сосуде.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Взвесьте пустой стакан. Запишите его массу m₁.

2. Отсчитайте «n» капель, вытекающих из бюретки.

3. Взвесьте стакан с «n» каплями. Запишите массу m₂.

4. Определите по уравнению (12.10.) коэффициент поверхностного натяжения исследуемой жидкости.

5. Проделайте опыты со всеми предлагаемыми жидкостями.

6. Данные занесите в таблицу.

Таблица 12.2.