Измерение поверхностного натяжения в лабораторном практикуме

В лабораторном практикуме для определения поверхностного натяжения жидкости используется метод Ребиндера — самый распространенный, наиболее удобный и универсальный метод определения, основанный на законе Лапласа (иначе метод максимального давления газа в пузырьке, который проскакивает в исследуемой жидкости). Поэтому рассмотрим подробнее некоторые практические аспекты этого метода.

Рис. 2.5. Установка для определения поверхностного натяжения

Установка для определения поверхностного натяжения состоит из рабочего сосуда с капилляром, дополнительного сосуда (делительной воронки), предназначенного для создания пузырьков газа на кончике капилляра, манометра и системы шлангов (рис. 2.5).

Для того, чтобы определить поверхностное натяжение, нужно измерить давление воздуха в пузырьке, который образуется на кончике капилляра, погруженного в жидкость, срывается с него и разрывает поверхность жидкость при схлопыва- нии. Это давление определяют с помощью манометра.

В тщательно промытый (вместе с капилляром) рабочий сосуд нужно залить дистиллированной воды и закрыть его пробкой, в которую вмонтирован капилляр.

Уровень заливаемой воды должен обеспечить небольшое погружение среза капилляра, при этом в капилляре должна быть видна вода (1—2мм), однако капилляр не должен быть слишком утопленным в жидкость. Для создания разряжения в рабочем сосуде в делительную воронку заливается вода и открывается кран, скорость истечения воды из делительной воронки регулируют так, чтобы время проскока пузырька воздуха в капилляре составляло 10—20 секунд.

В момент проскакивания пузырька воздуха из капилляра через поверхность жидкости происходит изменение давления в системе, которое фиксируется по максимальной разности уровней жидкости в манометре. Рекомендуется брать отсчет по самому верхнему уровню в одной трубке манометра и самому нижнему в другой и записывать сумму этих показаний. После этого закрыть кран делительной воронки, а затем повторить опыт, вновь формируя пузырьки воздуха, срывающиеся с кончика капилляра. Необходимо проводить измерение давления не менее трех раз, всякий раз записывая их в таблицу (брать в расчет среднее значение).

Необходимо следить за герметичностью соединения сосуда и пробки, в которую вмонтирован капилляр. Вес описанные действия по подготовке рабочего сосуда к работе и измерениям распространяются на работу с любыми другими жидкостями. При замене раствора одного ПАВ на другой необходимо тщательно промывать сосуд и капилляр водой. Промывание проводить до тех пор, пока показания на манометре не будут соответствовать показаниям для воды, полученным в начале работы.

При расчете поверхностного натяжения формула (2.5) используется в виде а = К Р. Константу капилляра определяют отдельно, в начале или в конце работы, предварительно тщательно промыв капилляр.

При выполнении эксперимента необходимо учитывать температурную зависимость поверхностное натяжения воды (табл. 2.2).

Таблица 2.2

Зависимость поверхностного натяжении воды ог температуры

Поверхностное натяжение воды при других температурах в указанном интервале находят интерполяцией или рассчитывают но соотношению

Размерность поверхностного натяжения, рассчитываемого по этому соотношению, составляет мДж/м².