Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Поиск репетиторов
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий



Следующая страницаСодержаниеПредыдущая страница

1.4.5. Методы, основанные на измерении максимального усилия отрыва

Поверхностное натяжение можно определить по максимальному усилию отрыва какого-либо предмета от жидкой поверхности.

Метод отрыва цилиндра или конуса (метод Пэдди) основан на определении усилия при отрыве. Принципиальная схема установки аналогична той, которая используется в методе Вильгельми. В этом случае определяется сила, превышающая массу цилиндра, точно равная массе жидкости, которая поднимается вместе с цилиндром или с конусом выше общего уровня жидкости, как показано на рис. 1.12. Эта сила для цилиндра может быть рассчитана по уравнению

, (1.1.73)

где R – радиус цилиндра; h – высота поднятия цилиндра в момент отрыва; r – плотность жидкости; j – угол смачивания, который соответствует краевому углу смачивания Q.

Рис. 1.12. Геометричесие соотношения мениска при отрыве цилиндра (а) и конуса (б)

Для расчета поверхностного натяжения необходимо измерить не только силу отрыва, но и высоту подъема цилиндра в момент отрыва, а также (предварительно угол) смачивания материала цилиндра исследуемой жидкостью. Чтобы не делать этих измерений, при расчете можно использовать уравнение

, (1.1.74)

где .

При отрыве конуса требуется определять как высоту мениска H, так и глубину погружения конуса h относительно поверхности жидкости. Для расчета используют уравнение

. (1.1.75)

Третий член этого уравнения учитывает выталкивающую силу, возникающую при вытеснении жидкости.

Метод отрыва цилиндра или конуса позволяет определить поверхностное натяжение жидкостей с высокой точностью, что компенсирует сложность расчета и экспериментальные затруднения.

Метод отрыва кольца от свободной поверхности основан на измерении усилия F, прикладываемого для отрыва. Кроме колец могут применяться и другие, разнообразные по форме и размерам, тела, например рамки. Наибольшее распространение получили платиновые кольца (метод Дю-Нуи ). Расчет поверхностного натяжения в этом случае проводится по формуле, предполагающей полное смачивание кольца жидкостью:

, (1.1.76)

где Rк – радиус кольца, измеренный от его центра до осевой линии проволочки.

Сила отрыва зависит не только от формы предмета, поверхностного натяжения жидкости, но и от объема жидкости, оставшейся на нем после отрыва, плотности жидкости и окружающего газа (пара). Поэтому при точных измерениях необходимо вводить поправочные коэффициенты . Такие поправочные коэффициенты приведены в таблицах Гаркинса.

Устройство, реализующее метод отрыва кольца, состоит из упругой металлической нити 1 (рис. 1.13), натянутой горизонтально, к которой прикреплено коромысло 2 с крючком. На него навешивается платиновое кольцо 3.

Отрывающее усилие создается закручиванием упругой нити с помощью винта 4. При вращении винта указатель 5, соединенный с концом закручиваемой нити, перемещается по лимбу 6, шкала которого может быть проградуирована непосредственно в единицах поверхностного натяжения.

Для измерения силы, необходимой для отрыва кольца, кроме тензометра Дю-Нуи, могут использоваться другие чувствительные приборы, например крутильные весы, электрические весы и др.

Рис. 1.13. Схема прибора для измерения поверхностного натяжения методом отрыва кольца (а) и соотношение сил при отрыве кольца (б)

Для предупреждения повышенной погрешности определения поверхностного натяжения необходимо чтобы

· проволока кольца лежала строго горизонтально на поверхности жидкости;

· сосуд, в котором проводятся измерения, должен быть достаточно широким;

· кривизна свободной поверхности жидкости не влияла на форму поднимаемой кольцом жидкости;

· прибор был защищен от вибрации, создающей на поверхности жидкости волны;

· кольцо в процессе отрыва не перемещалось в горизонтальном направлении.

Для получения погрешности, не превышающей 0,1%, необходимо, чтобы угол наклона кольца не был более 0,47°.

С помощью приборов, основанных на принципе отрыва кольца, удается достигнуть погрешности не более 0,25%. В этой связи данный метод принят в качестве стандартного для определения поверхностного натяжения жидкостей на границе с газом (паром). Для растворов, где равновесие состава объем - поверхность устанавливается длительно, этот метод дает высокую погрешность.

Для снижения погрешности определения поверхностного натяжения необходимо тщательно следить за чистотой кольца, так как обновления поверхности в этом методе не проводят. Обычно перед измерением кольцо промывают хромовой смесью или обжигают на спиртовке. Если не проводить такие подготовительные операции, то адсорбция поверхностно-активных веществ может приводить к изменению краевого угла смачивания, а следовательно к занижению измеренных значений поверхностного натяжения.


Следующая страницаСодержаниеПредыдущая страница

     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн