Методи вимірювання поверхневого натягу

1. Метод крапельниці. В момент відриву краплі рідини її вага – – дорівнює силі поверхневого натягу:

(17.2)

де – радіус капіляра, з якого витікає рідина.

Для визначення ваги краплі потрібно розділити вагу декількох десятків крапель на їх кількість n, тобто:

(17.3)

Тоді коефіцієнт поверхневого натягу дорівнює:

(17.4)

де радіус капіляра виміряють за допомогою мікроскопа.

2. Метод піднімання рідини у капілярній трубці. В цьому методі використовують відношення між висотами підйому рідини в тому ж самому капілярі і коефіцієнтами поверхневого натягу досліджуваної рідини та рідини з відомим коефіцієнтом

(17.5)

3. Метод відривання кільця або пластинки (метод Жоллі). Для того, щоб відірвати кільце або пластинку від поверхні рідини, потрібно прикласти силу:

(17.6)

де – вага пластинки або кільця, – сила поверхневого натягу, яка діє по всьому периметру пластинки або кільця. Для кільця

(17.7)

де i – зовнішній і внутрішній діаметри кільця. Цей метод дозволяє знайти абсолютне значення коефіцієнта поверхневого натягу рідини.

17.3. Експериментальні дослідження

Ваги Жоллі являють собою вертикальну стійку з нанесеною міліметровою шкалою. На тлі шкали на кронштейні підвішена пружина з металевим кільцем. Над кільцем закріплено диск, який виконує роль візира, і платформа для важків (вони потрібні для градуювання пружини). Нижче кільця розміщено посудину з рідиною, яка досліджується. Заповнення посудини здійснюється за допомогою другої посудини за принципом сполучених посудин.

Коефіцієнт поверхневого натягу визначається як відношення сили під час відриву кільця від поверхні рідини до загальної довжини периметру кільця:

(17.8)

Перед виконанням роботи потрібно провести градуювання пружини, тобто знайти залежність її розтягнення від сили розтягнення. Для цього потрібно:

1) відмітити поділку за шкалою, яка відповідає положенню візира, якщо платформа не навантажена;

2) послідовно збільшуючи навантаження від 0,5 г до 5,0 г (через

0,5г), запишіть відповідні положення візира , ,…;

3) повторити вимірювання у зворотному порядку (зменшуючи

навантаження). Дані вимірювань внесіть у табл. 17.1;

4) наповніть посудину рідиною так, щоб нижній край кільця погрузився у неї;

5) повільно знижуючи рівень рідини в посудині, відмітьте значення поділки під час відриву кільця. Повторить вимірювання три рази і дані запишіть у табл. 17.2;

6) виміряйте зовнішній і внутрішній діаметри кільця.

Таблиця 17.1

Пор. №	Маса m 10-3, кг	Положення візира		Середнє положення візира
		під час збільшення навантаження	під час зменшення навантаження
1	0,5
2	1,0
3	1,5
4	2,0
5	2,5
6	3,0
7	3,5
8	4,0
9	4,5
10	5,0