Методы определения поверхностного натяжения

Рассмотрим некоторые наиболее распространенные методы определения поверхностного натяжения.

Метод капиллярного поднятия.

Если капилляр опустить в жидкость, то за счет смачивания или несмачивания стенок жидкость в нем будет поднимается или опускается.

Высота h подъема жидкости зависит от а:

Здесь g — ускорение свободного падения; г_к — радиус капилляра; pj и р₂ — плотности жидкости и пара соответственно. Измерения а производят в приборе, схематически изображенном на рис. 5.5.

Рис. 5.5. Схема прибора для измерения поверхностного натяжения жидкостей методом капиллярного поднятия:

1 — капилляр; 2 — широкая трубка

Метод наибольшего давления в пузырьке.

Метод основан на измерении давления, необходимого для выдувания в жидкость пузырька газа (воздуха). Силы поверхностного натяжения препятствуют образованию пузырька — при этом создается новая поверхность раздела фаз «жидкость — газ». В момент отрыва пузырька от кончика капилляра давление в нем максимально и пропорционально о.

Измерения проводят на приборе Ребиндера (рис. 5.6). Кончик капилляра погружают в жидкость так, чтобы он лишь касался ее. При таком условии поправкой на гидростатическое давление при образовании пузырьков можно пренебречь.

Рис. 5.6. Схема прибора Ребиндера для измерения поверхностного натяжения методом максимального давления в пузырьке газа:

1 — капилляр; 2 — аспиратор; 3 — манометр

Измеряют давление, которое создает разность уровней жидкости h₀, необходимое для выдавливания пузырька газа в жидкость с известным поверхностным натяжением а₀ (обычно воды), а затем — h в исследуемой жидкости, ее а рассчитывают из соотношения

Сталагмометрический метод (метод взвешивания капель).

Масса капли жидкости, вытекающей из капилляра, определяется интенсивностью сил поверхностного натяжения: чем больше а, тем большую по размерам каплю они способны удерживать.

Сосчитав сначала число капель п₀ жидкости, поверхностное натяжение о₀ и плотность р₀ которой хорошо известны (обычно воды), а затем — число капель п исследуемой жидкости, вытекающей из того же объема, определяют поверхностное натяжение исследуемой жидкости а по уравнению

где р — плотность исследуемой жидкости. Начинают считать капли при прохождении жидкостью верхней отметки (2 на рис. 5.7) и заканчивают — при достижении нижней отметки 93).

Рис. 2.7. Схема сталагмометра:

1 — капилляр; 2 — верхняя метка; 3 — нижняя метка