Лабораторная работа №11

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ НА ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА ДВУХ ФАЗ МЕТОДОМ КОЛЬЦА С ПОМОЩЬЮ ТЕНЗИОМЕТРА К-11.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Определение поверхностного натяжения на границе жидкость – воздух методом кольца. Ознакомление с работой прибора.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ:

Исторически первым был разработан метод кольца. Поэтому многие приводимые в литера­туре значения поверхностного и межфазного натяжения являются результатом измерений методом кольца.

В методе кольца жидкость поднимают до регистрации контакта с поверхностью. Затем проба опускается, и под кольцом образуется натянутая пленка жидкости (рис. 5.2.3).

Рис. 5.2.3. Схема метода кольца

(Ө contact angle - контактный угол ; ring made of Pt-Ir - кольцо из сплава платины с иридием force- сила; air - воздух; wetted length - смоченная длина; liquid - жидкость).

При натяжении этой пленки измеряется максимальная сила. При максимуме силы её вектор направлен точно параллельно направлению движения. В этот момент контактный угол (рис. 5.2.3) равен нулю.

На рисунке 5.2.4 показано изменение силы при увеличении расстояния кольца от поверхности жидкости.

На практике расстояние сначала увеличивают до тех пор, пока не будет пройдена область максимальной силы. Затем сосуд с пробой движется обратно, и точка максимальной силы проходится во второй раз. Значение максимальной силы точно определяется только при этом обратном движении, и оно используется для вычисления натяжения. Во время измерения стараются избегать разрыва пленки, показанного на рисунке 18.2. Вычисление проводится по формуле:

(7)

_Где - поверхностное или межфазное натяжение; - максимальная сила; - вес объема поднятой жидкости; - смоченная длина; - контактный угол). Контактный угол уменьшается с увеличением расстояния и становится равным нулю в точ­ке максимальной силы, это означает, что равен 1.

Рис. 5.2.4 Изменение силы с ростом расстояния кольца от поверхности

(lamella breaks - пленка разрывается)

Вычисление поправки для метода кольца

Вес объема жидкости, поднятой под кольцом и выражаемый членом Fv, нужно вычесть из измеренного значения максимальной силы, так как он также влияет на показания весов. Нужно также найти решение следующей проблемы: кривизна внутренней поверхности плен­ки больше, чем внешней поверхности. Это значит, что максимальная сила (при которой кон­тактный угол равен нулю) достигается при разных расстояниях для внутренней и внешней части кольца. В результате измеренное значение максимальной силы не совпадает точно с действительным её значением.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ:

1. Измерение начинается из основного меню метода пластины нажатием кнопки ENT. В качестве метода измерений должен быть выбран SFT (измерение поверхностного натяжения). После каждого действия вручную в измерительной камере надо быть абсолютно уверенным, что жидкость и зонд не двигаются. Дверцу измерительной камеры нужно закрывать после каждого действия.

2. Ввести пробу и ее название.

3. Ввести имя пользователя.

4. Подвесить зонд на крюк. Тарирование зонда над поверхностью жидкости.

5. Установить зонд как можно ближе к поверхности жидкости. Появляется надпись Searching (поиск). Поиск поверхности: жидкость движется вверх до регистрации «подскока» зонда. Записывается высота поверхности.

6. Появление надписи Immersing (погружение) означает погружение зонда на заданную глубину. Возвращение на найденную высоту поверхности.

7. Появление надписи Measuring (измерение) – запись измеренных значений.

8. Надпись Finished (закончено) свидетельствует, что измерение закончено.

Полученные данные используются для отображения среднего значения поверхностного натяжения, стандартного отклонения и температуры.