Определение коэффициента поверхностного натяжения по методу отрыва капель Описание капельного метода.

Метод отрыва капель, будучи очень точным, является, однако, употребляемым в медицинской практике. Теоретическое обоснование метода заключается в следующем: образование капель жидкости при ее вытекании из отверстия является результатом взаимодействия силы поверхностного натяжения и силы тяжести. Перед отрывом капли у конца трубки образуются перетяжка (а,в) по которой происходит отрыв. Длина контура по которому происходит отрыв, т.е. разрывается поверхностная пленка капли равна длине окружности перетяжки. Силы поверхностного натяжения по контуру будет равна

(1)

где - радиус перетяжки.

Перед самым отрывом эта сила уравновешивает вес капли:

Если известны Р и , то находится из выражения:

(2)

(Рис.5)

Вес капли может быть легко определен, но определение радиуса перетяжки весьма затруднительно. Представлять же в место радиуса перетяжки радиус трубки нельзя, т.к. радиус трубки больше радиуса перетяжки. Чтобы избежать измерения радиуса перетяжки берут две жидкости, одну эталонную, коэффициент поверхностного натяжения известен, другую исследуемую.

Тогда можно записать два уравнения:

Для исследуемой жидкости (3)

Для эталонной жидкости (4)

Где Р₁ – вес капли исследуемой жидкости

Р₂ – вес капли воды

Деля почленно (3) на (4) получим

Для нахождения веса одной капли поступают следующим образом: отсчитывают число капель исследуемой жидкости и воды вытекающей из одного и того же объема. При этом скорость вытекания капли должна быть одинакова, только при этом условии можно считать, что радиусы перетяжек будут равны. Пусть число капель исследуемой жидкости, а число капель эталонной жидкости во взятом объеме V, а D₁ D₂ соответствующие плотности этих жидкостей. Тогда вес одной капли в каждой жидкости выразится соотношением:

Для исследуемой жидкости.

(5)

для воды (6)

где - масса капель

V – объем одной капли

- ускорение силы тяжести

Отсюда получим:

Таким образом, определения коэффициента поверхностного натяжения нужно знать число капель n₁ и n₂ исследуемой и эталонной жидкости, плотности этих жидкостей и значение коэффициента поверхности натяжения эталонной жидкости.

Определение зависимости поверхностного натяжения растворов пав от концентрации

В работе определяются коэффициент поверхностного натяжения исследуемой жидкости, используя в качестве эталонной жидкости дистиллированную воду. Для определения коэффициента поверхностного натяжения применяется простой прибор-капельница. Она представляет собой прямую или коленчатую стеклянную трубку. При данной температуре между метками находится, определенный объем жидкости. Внизу трубка оканчивается очень узким отверстием в нижнем конце трубки. Капельница устанавливается по возможности вертикально.

1. Тщательно промыть прибор.

2. Набираем в прибор дистиллированную воду выше верхней метки, открываем кран.

3. Предоставив воде свободно капать, подсчитаем число капель дистиллированной воды в объеме между метками прибора. Счет капель начинают с того момента, когда мениск проходит мимо верхней метки, и заканчивают их счет в момент прохождения мениска мимо нижней метки. Опыт проделать 3 раза, средние данные записать в таблицу.

4. дистиллированную воду исследуемой жидкостью. По аналогии со (2) и (3) пунктом работы представляем жидкости свободно капать, производим подсчет капель жидкости в том же объеме. Опыт проделать не менее 5 раз.

5. Измеряем температуру воды во время опыта.

6. Зная температуру воды из таблицы определяем коэффициент поверхностного натяжения воды и плотность воды д₂

7. Плотность D₁ исследуемой жидкости определяется ареометром (или дается преподавателем).

8. По формуле рассчитать коэффициент поверхностного натяжения жидкости, используя среднее значение числа капель _ср.

9. Результаты занести в таблицу.

Жидкость концентрация	№ опыта	Число капель в объеме между метками n nср		Плотность жидкости (из таблицы)	Коэффициент поверхностного натяжения Воды Исследуемой жидкости
		Отдел. измерение	Среднее значение		Из таблицы	Из формулы
Вода	1
	2
	3
Исслед. жид.
С1 =	1
	2
	3
С2 =	1
	2
	3
С3 =	1
	2
	3
С4 =	1
	2
	3
С5 =	1
	2
	3

Построить график зависимости от . Сделать вывод.

Контрольные вопросы:

1. Что называется коэффициентом поверхностного натяжения? Каким образом возникает поверхностное натяжение жидкости?

2. В каких единицах измеряется поверхностное натяжение?

3. Что называется дополнительным молекулярным давлением и как оно возникает?

4. От каких факторов зависит энергия молекул поверхностного слоя?

5. В чем суть методов определения коэффициента поверхностного натяжения?

6. Объясните зависимость поверхностного натяжения от жидкости от концентрации раствора и температура?

7. В чем состоит метод определения поверхностного натяжения с помощью капельного метода?

8. В чем состоит метод определения коэффициента поверхностного натяжения по Ребиндеру?

9. Чему равно давление над искривленной поверхностью жидкости?

10. Значение изучения поверхностного натяжения для медицины?

Литература

1. Хитун В.А. и др. Практикум по физике. Работы №6,8.

2. Ливенцев Н.М. Курс физики 1974г. стр.161-166.

Приложение

ТАБЛИЦА