Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
FKKh_posobie_2016.doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
6.01 Mб
Скачать

2. Поверхностные явления

2.1. Расчет поверхностного натяжения примеры решения задач

Пример 1. Вычислите поверхностное натяжение анилина при 292 К, если методом наибольшего давления пузырька газа получены следующие данные: давление пузырька при проскакивании его в воду составляет 11,82·102 Н/м2, а в анилин равно 7,12·102 Н/м2. Поверхностное натяжение воды 72,55·10-3 Н/м.

Решение. Широко распространенным методом определения поверхностного натяжения является метод наибольшего давления пузырька (метод Ребиндера). К поверхности жидкости подводится вакуумная пробирка с капилляром, на конце которого под действием вакуума образуется воздушный пузырек. Давление, при котором пузырек проскакивает через поверхностную пленку жидкости и прорывает ее, определяется величиной поверхностного натяжения жидкости:

σx = (σ0·px)/p0 (Н/м),

где σ0 – поверхностное натяжение стандартной жидкости (Н/м), px и p0 – давления, необходимые для проскока пузырька через поверхность исследуемой и стандартной жидкости (Н/м2).

σx = (72,55·10-3·7,12·102)/ 11,82·102 = 43,7·10-3 Н/м.

Пример 2. Найти поверхностное натяжение анилина, если с помощью сталагмометра Траубе получены следующие данные: число капель анилина 42, плотность его 1020 кг/м3, число капель воды 18. Температура опыта 288 К поверхностное натяжение воды σ0 = 73,26·10-3 Н/м.

Решение. Широко распространенным методом определения поверхностного натяжения является метод Траубе (метод счета капель). С помощью сталагмометра подсчитывается, какое число капель стандартной жидкости n0 и исследуемой жидкости nx содержится в определенном объеме этих жидкостей:

σ = (n0· ρ x·σ0) / (nx· ρ0) (Н/м)

где ρ0 и ρx – плотности стандартной и исследуемой жидкостей, σ0 – поверхностное натяжение стандартной жидкости (Н/м).

σ = (18·1020·73,26·10-3)/(42·999)=32,1·10-3 Н/м.

Пример 3. Вычислите поверхностное натяжение глицерина, если в стеклянном капилляре с радиусом 0,8 мм столбик ее поднялся на 12,0 мм выше уровня глицерина в сосуде. Плотность глицерина равна 1,26·103 кг/м3.

Решение. При погружении в жидкость капилляра уровень жидкости, смачивающей стенки капилляра, выше, чем ее аналогичный уровень в широком сосуде. Причем уровень жидкости в капилляре тем выше, чем меньше радиус капилляра. Если жидкость не смачивает стенки капилляра, то жидкость в капилляре будет опускаться.

При использовании метода поднятия (опускания) жидкости в капилляре применяют следующее уравнение:

σ = (h·r·ρ·g)/2 (Н/м)

где, r – радиус капилляра (м), ρ – плотность (кг/м3), gускорение свободного падения (м/с2).

σ =(12·10-3·0,8·10-3·1,26·103· 9,8)/2 = 59,3·10-3 Н/м.

Многовариантные задания

Вари-ант

Задача

1

Рассчитайте поверхностное натяжение ртути, если в стеклянном капилляре радиусом 0,16·10-3 м столбик ее опустился на 0,012 м ниже уровня ртути в сосуде. Плотность ртути равна 13,6·103 кг/м3.

2

Вычислите поверхностное натяжение глицерина, если в стеклянном капилляре с радиусом 0,4·10-3 м он поднимается на высоту 27·10-3 м. Плотность глицерина равна 1,26 103 кг/ м3.

3

Найдите поверхностное натяжение жидкости, если в капилляре с диаметром 2 мм она поднимается на высоту 15 мм. Плотность жидкости 0,998 г/см3.

4

Определите диаметр трубки капилляра, если ацетон поднимается в ней на 6,3 мм. Поверхностное натяжение ацетона составляет 23,70·10-3 Н/м, плотность ацетона равна 0,791·103 кг/м3.

5

До какой высоты поднимется вода в капилляре диаметром равным 0,1 мм, если при 15°С поверхностное натяжение воды составляет 73,26·10-3 Н/м.

6

Вычислить поверхностное натяжение глицерина, если в капилляре с радиусом r = 0,4·10-3 м столбик поднялся на высоту h = 26,8·10-3 м. Плотность глицерина ρ = 1,26 кг/м3

7

Какова величина поверхностного натяжения ртути, если в стеклянном капилляре с радиусом r = 0,6·10-3 м столбик ее опустился на 12·10-3 м ниже уровня ртути в сосуде?

8

Вычислить поверхностное натяжение анилина на границе с воздухом, если методом наибольшего давления пузырьков получены следующие результаты: давление пузырька при проскакивании его в воду равно 11,82·102 Н/м2, а анилин 711,5 Н/м2. Поверхностное натяжение воды σ0 = 72,55·10-3 Н/м.

9

Найти поверхностное натяжение анилина, если с помощью сталагмометра Траубе получены следующие данные: число капель анилина 48, плотность его ρ = 1, 022·103 кг/м3, число капель воды 23. Температура опыта 288 К. Поверхностное натяжение воды σ0 = 72,55·10-3 Н/м.

10

Вычислите поверхностное натяжение раствора масляной кислоты по методу Ребиндера, если давление пузырька при проскакивании его в воду равно 12,3·102 Н/м2, а в раствор кислоты составляет 10,1·102 Н/м2. Поверхностное натяжение воды равно 72,75·10-3 Н/м.

11

С помощью сталагмометра получены следующие данные: среднее число капель воды 54,7, среднее число капель исследуемой жидкости 88,2. При температуре опыта 17,5°С поверхностное натяжение воды составляет 72,38·10-3 Н/м. Плотности воды и исследуемой жидкости соответственно равны: 999 кг/м3 и 1131 кг/м3. Вычислите поверхностное натяжение исследуемой жидкости.

12

Вычислите поверхностное натяжение водного раствора паратолуидина, если пузырек в раствор проскакивает при давлении 6,34·102 Н/м2, а в воду при давлении 9,55·102 Н/м2. Поверхностное натяжение воды при 20°С равно 72,75·10-3 Н/м.

13

Вычислите поверхностное натяжение анилина при 15°С, если с помощью сталагмометра получены следующие данные: число капель анилина 32, число капель воды 18. Плотность анилина составляет 1035 кг/м3, плотность воды равна 999 кг/м3. Поверхностное натяжение воды при 15°С равно 73,5·10-3 Н/м.

14

Определите диаметр трубки капилляра, если хлороформ поднимается в ней на 19,3 мм. Поверхностное натяжение хлороформа равно 27,24·10-3 Н/м, плотность хлороформа составляет 1,48·103 кг/м3.

15

Вычислите поверхностное натяжение ацетона при 283 К, если методом наибольшего давления пузырька газа получены следующие данные: давление пузырька при проскакивании его в воду равно 14,1·102 Н/м2, а в ацетон составляет 4,75·102 Н/м2. Поверхностное натяжение воды при 10°С равно 74,22·10-3 Н/м.

16

Вычислите поверхностное натяжение гексана при 20°С, если методом счета капель получены следующие данные: число капель гексана 65, число капель воды 25. Плотность гексана равна 659,5 кг/м3, плотность воды 998,2 кг/м3. Поверхностное натяжение воды при 20°С равно 72,75·10-3 Н/м.

17

Определите диаметр капилляра, если хлороформ поднялся в нем на высоту 9,68 мм. Поверхностное натяжение хлороформа составляет 27,14·10-3 Н/м, плотность хлороформа равна 1,488·103 кг/м3.

18

Вычислите поверхностное натяжение раствора уксусной кислоты по методу Ребиндера, если давление пузырька при проскакивании его в воду равно 10,8·102 Н/м2, а в раствор кислоты составляет 4,13·102 Н/м2. Поверхностное натяжение воды равно 72,75·10-3 Н/м.

19

Вычислите поверхностное натяжение уксусной кислоты при 20°С, если методом счета капель получены следующие данные: число капель уксусной кислоты 44, число капель воды 16. Плотность кислоты равна 1049,1 кг/м3, плотность воды составляет 998,2 кг/м3. Поверхностное натяжение воды при 20°С равно 72,75·10-3 Н/м.

20

Вычислите поверхностное натяжение глицерина при 30°С, если пузырек в глицерин проскакивает при давлении 8,67·102 Н/м2, а в воду при давлении 10,46·102 Н/м2. Поверхностное натяжение воды при 30°С равно 71,15·10-3 Н/м.

21

Вычислите поверхностное натяжение толуола при 323 К, если методом наибольшего давления пузырька газа получены следующие данные: давление пузырька при проскакивании его в воду равно 14,28·102 Н/м2, а в толуол составляет 5,03·102 Н/м2. Поверхностное натяжение воды при 323 К равно 67,91·10-3 Н/м.

22

Вычислите поверхностное натяжение нитробензола при 10°С сталагмометрическим методом получены следующие данные: число капель нитробензола 33, число капель воды 18. Плотность нитробензола 1,213·103 кг/м3.

23

До какой высоты поднимется уксусная кислота в капилляре диаметром 0,2 мм, если при 20°С поверхностное натяжение кислоты равно 27,80·10-3 Н/м. Плотность уксусной кислоты составляет 1049 кг/м3.

24

Вычислите поверхностное натяжение анилина, если с помощью сталагмометра Траубе получены следующие данные: число капель анилина равно 42, число капель воды 18. Плотность анилина 1013 кг/м3, плотность воды 995,6 кг/м3. Поверхностное натяжение воды при 30°С составляет 71,15·10-3 Н/м2.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]