Задача 1. Определение коэффициента поверхностного натяжения методом сравнения

Приборы и принадлежности

Бюретка с краном на штативе, химический стаканчик, исследуемая жидкость и вода.

Вывод рабочей формулы

Возьмем две жидкости, заключенные в один и тот же объем. Массы этих жидкостей можно представить в виде:

,

,

где m₁, m₂ – масса одной капли соответствующих жидкостей; n₁, n₂ – количество их капель; ρ₁, ρ₂ – плотности этих жидкостей, V – объем, занимаемый каждой из этих жидкостей.

В момент отрыва капли жидкости имеем (для n капель):

.

После преобразования приходим к выражению, представляющему рабочую формулу метода и выражающему величину поверхностного натяжения исследуемой жидкости через аналогичную характеристику вспомогательной жидкости (в данном случае – воды):

. (2-2.10)

Порядок выполнения работы

1. Промыь бюретку и наполнить ее через воронку водой (объем 20-25мл).

2. Добиться с помощью крана равномерного падания капель.

3. Подставляя мерный стаканчик (химический стакан с делениями), посчитать количество капель n₁ воды, соответственно заданному объему.

4. Налить в бюретку исследуемую жидкость (объем 20-25мл), предварительно промыв ею бюретку, и определяют количество капель n₂ этой жидкости в том же объеме.

5. Взяв из таблицы значения _, ₂, s₁ при данной температуре, по формуле (10) найти s₂.

6. Результаты измерений и вычислений занести в табл. 2-3.1.

Таблица 2-2.1

Задача 2. Определение коэффициента поверхностного натяжения методом компенсации разности давлений поверхностного слоя жидкости (метод Штейна)

Приборы и принадлежности

Установка, набор исследуемых жидкостей, груша, капилляр.

Описание установки

Установка состоит из капилляра А, широкой трубки Д и водяного манометра С, сообщающихся посредством трубки В. Широкую трубку Д опускают в стакан с водой, помещенный на столике, который можно закрепить винтом Е в любом положении. Опуская и поднимая столик, можно изменить давление в рассматриваемой системе.

Вывод рабочей формулы

Как мы уже установили выше, если капилляр опустить в сосуд с исследуемой жидкостью, то в случае смачивания стенок капилляра этой жидкостью, последняя поднимется на некоторую высоту (dР < 0). Если теперь увеличить внешнее давление над поверхностью жидкости в капилляре, скомпенсировав тем самым Лапласово давление dР, то уровень жидкости в капилляре опустится до уровня жидкости в сосуде и сравняется с ним.

Если внешнее давление при этом увеличилось на Р, то согласно (8)

, (2-2.11)

где r – радиус капилляра.

С другой стороны, избыток давления Р в системе можно выразить так:

, (2-2.12)

где h – разность уровней воды в манометре, r - плотность жидкости, налитой в манометр. Выражая из (2-2.11) и (2-2.12) s , получим

. (2-2.13)

Порядок выполнения работы

1.

2. Медленно поднимают столик Е и доводят уровень жидкости в капилляре до ее уровня в стаканчике (рис. 2-2.8). Закрепляют столик и определяют разность уровней манометра (h). Опыт проделывают несколько раз, перемещая столик и заново отсчитывая разность уровней h.

Примечание. Ввиду большой зависимости коэффициента поверхностного натяжения от температуры, необходимо указать температуру, при которой производились наблюдения.

3. Результаты измерений и вычислений заносят в табл. 2-3.2.

Таблица 2-2.2

Номер опыта	Т, К	h, м	r, м	s, Н/м	, Н/м

Проводят статистическую обработку результатов по методу Стьюдента при a = 0.95 (доверительная вероятность).

Задача 3. Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости методом отрыва кольца

Приборы и принадлежности

Аналитические весы, набор жидкостей, разновес, стеклянная кювета, металлическое кольцо.