108. Закон Жюрена. (высота подъема жидкости в капиллярных трубках)

Капиллярное явление наблюдается в сосудах содержащих жидкости у которых растекание между стенками соизмеримо с радиусом кривизны поверхности жидкости. Если жидкость несмачивающая, то сos <0 и происходит опускание жидкости. Поведение жидкости в капиллярных сосудах зависит от того, смачивает или нет жидкость стенки сосуда. При смачивании наблюдается поднятие уровня в капилляре за счет растяжения жидкости, а при не смачивании наоборот – опускание в результате сжатия. При равновесии Лапласовское давление = гидростатическому.

- уравнение Жюрена;

Капиллярное явление только на границе 3х фаз тв. тело-газ-жидкость.

109. Измерение поверхностного натяжения методом капиллярного подъема.

Метод основан на использовании уравнения высоты капиллярного подъема жидкости

H= где ∆ρ=ρ_с – ρ_g –разность плотностей жидкости и вытесняемого газа, r – радиус капилляра.

Для повышения точности измерения нужно использовать тонкие капилляры, т.е выполняется условие r<a (a-капиллярная постоянная жидкости). Обычно метод используется для жидкости, полностью смачивающей материал капиллярной трубки, когда cosƟ=1. Для обеспечения полного смачивания необходимо тщательная очистка внутренней поверхности капилляра. Измерение высоты капиллярного подъема проводят катометром.

Основной источник погрешностей – измерение радиуса капиллярной трубки, т.к. обеспечить его постоянство вдоль всей длины трубки сложно. Метод капиллярного подъема позволяет измерять поверхностное натяжение индивидуальных однокомпонентных жидкостей с погрешностью до несколько сотых процента. Для растворов ( особенно ПАВ) этот метод менее пригоден из-за адсорбции ПАВ на внутренней поверхности трубки.

Пример: опустить в жидкость капиллярную трубку, будет происходить капиллярное поднятие, если жидкость смачивающая (вода).

110. Измерение поверхностного натяжения методом сидящей капли.

Равновесная форма капли жидкости на твердой поверхности определяется следующим условием: давление во всем объеме капли должно быть одинаково. Давление в плоскости с основанием АВ складывается из двух величин:

-гидростатическое давление столба жидкости (P_c)

-капиллярного давления (P_H)

Определяется законом Лапласа, т.е для поверхности с двумя радиусами кривизны имеет Р=Р_Н+Р_с=const

Т.о. получаем уравнение сидящей капли:

σ( + ) + ρ_жgz=с

где r₁ и r₂- главные радиусы, с- константа, зависящая от капли.

Уравнение позволяет оценить, как изменяется кривизна поверхности достаточно большой капли.

Около оси OZ P_H максимально, соответственно Р_с в точке Е будет минимальным. Это означает, что радиус кривизны r_E в точке Е имеет максимальное значение. На линии смачивания АВ Р_Н =0 и радиус кривизны минимален. Для определения поверхностного натяжения измеряется r_E и z и проводят дальнейший расчет. С помощью этого метода определяют поверхностную энергию жидких Ме и других тугоплавких веществ.

По измерениям геометрических параметров профиля капли с помощью таблиц находят поверхностное натяжение.

Каплю расплава помещают в глубокий вакуум на несмачиваемую подложку. В современной технике профиль капли измеряют с помощью видеотехники с переводом изображения на компьютер.