1.4 Определение коэффициента поверхностного натяжения

Способы определения поверхностного натяжения делятся на статические и динамические. В статических методах поверхностное натяжение определяется у сформировавшейся поверхности, находящейся в равновесии. Динамические методы связаны с разрушением поверхностного слоя. Одним из таких динамических методов является метод дю Нуи (метод отрыва кольца), используемый в данной работе. Метод является классическим. Сущность его вытекает из названия. Металлическое кольцо поднимают из жидкости, смачивающей его, усилие отрыва и есть сила поверхностного натяжения и может быть пересчитано в поверхностную энергию.

.2. Теория лабораторной работы Теоретические сведения

Рассмотрим кольцо с наружным диаметром D и шириной b, касающееся поверхности жидкости (рис. 5).

При поднятии кольца над поверхностью жидкости между кольцом и поверхностью образуется пленка. Внешняя поверхность этой пленки тянет кольцо вниз с силой D, а внутренняя поверхность – с силой (D – 2b).

Результирующая сила, удерживающая кольцо, равна

D+(D–2b)=2(D–b).

В момент отрыва кольца от поверхности жидкости F=2(D–b), откуда

(3)

Диаметр и ширина кольца измеряются штангенциркулем, а сила поверхностного натяжения – с помощью динамометра. Если кольцо приводится в соприкосновение с поверхностью жидкости в сосуде, а затем оно поднимается до тех пор, пока не оторвется от жидкости, то по динамометру в момент отрыва кольца можно определить величину силы F, необходимой для отрыва кольца от жидкости. Зная эту силу, коэффициент поверхностного натяжения определяют по формуле (3).

Измерения и обработка результатов

1. В нескольких местах измерить наружный диаметр кольца D . Среднее из полученных значений занести в журнал наблюдений.

2. Аналогично измерить и записать в журнал наблюдений ширину кольца b.

3. Налить в резервуар исследуемую жидкость и, аккуратно опустив кольцо до соприкосновения с жидкостью, установить стрелку динамометра на 0.

Примечание: проследить, чтобы кольцо соприкасалось с жидкостью равномерно по всему своему периметру.

4. Аккуратно вращая подъемный винт динамометра, поднять кольцо до его отрыва от жидкости. Заметить и записать в журнал наблюдений показания динамометра (количество делений n) в момент отрыва кольца от жидкости. Зная цену деления динамометра с, определить и записать в журнал наблюдений значение силы поверхностного натяжения F.

5. Повторить опыт по определению силы F два раза, занося результаты измерений в журнал наблюдений.

6. Записать температуру, при которой производились измерения.

7. Вычислить абсолютную и относительную погрешности измерения.

Журнал наблюдений

Номер измерения	D, м	b, м	n	с, Н / дел	F, Н	 Н / м	<> Н / м	Относительная погрешность δ %
1
2
3