3 Визначення поверхневого натягу рідини

3.1 Мета роботи

Визначити основні теоретичні положення, які пояснюють виникнення сил поверхневого натягу. Набути практичні навички визначення цих сил за допомогою сталагмометра. Порівняти одержані результати вимірювань з теоретичними.

3.2 Методичні вказівки з організації самостійної роботи студентів

Поверхневий натяг рідини пов’язаний з нерівноцінністю сил, що діють

на молекулу в поверхневому шарі і направлені в рідину та газову фазу [1,2].

А.І. Бачинський встановив зв’язок між поверхневим натягом рідини , її густиноюта густиною її пари:

, (3.1)

де – постійна величина , яка залежить від природи речовини,

, (3.2)

Добуток має назву парахор –.

, (3.3)

де – молекулярна маса речовини.

При температурах, далеких від критичної, , тому

(3.4)

Парахор є адитивною функцією складу та будови молекул, тобто сумарність парахорів атомів – , парахорів зв’язків –та парахорів циклів –:

(3.5)

Визначивши дослідним шляхом поверхневий натяг речовини і обчисливши за формулою (3.4) його парахор, слід порівняти одержані дані з його теоретичним значенням (3.5) і зробити висновок щодо будови молекули речовини.

Поверхневий натяг може бути визначений різними методами: методом підняття рідини в капілярі, відриву бульбашки повітря за Ребіндером, сталагмометричним та ін.

Сталагмометричний метод полягає у визначенні величин крапель, що витікають з капіляра. В момент відриву краплини її вага зрівноважується силою поверхневого натягу. Якщо об’єм рідини, яка витікає із сталагмометра , дорівнює , кількість крапель рідини в цьому об’ємі, густина рідини, вагу однієї краплі можна визначити за формулою:

. (3.6)

Сила поверхневого натягу

, (3.7)

де – радіус нижньої частини сталагмометра. Вважаючи, що, маємо:

,

звідки

. (3.8)

Для стандартної рідини з відомим поверхневим натягом, наприклад, води, що витікає з цього сталагмометра,

, (3.9)

де – число крапель води в об’ємі;

–густина води.

Поділивши (3.8) на (3.9) , одержимо:

. (3.10)

3.3 Порядок виконання роботи і методичні вказівки до її виконання

Сталагмометр закріплюють у вертикальному положенні і засмоктують рідину так , щоб рівень її залишався вище верхньої поділки (в капілярі не повинно бути бульбашок повітря). Рідині дають витікати з капіляра. Коли рівень рідини зійдеться з верхньою позначкою, починають відлік крапель. Припиняють його тоді, коли рівень рідини вже дійде до нижньої позначки. Дослід повторюють тричі і обчислюють середнє значення.

Спочатку визначають число крапель води в об’ємі V. Потім висушують сталагмометр, промивають його декілька разів невеликою кількістю спирту і підраховують кількість крапель спирту.

Поверхневий натяг води дорівнює при 72,75(формула (3.10)). Температурний коефіцієнт поверхневого натягу води. Значення густини рідини беруть з довідника [3] .

Форма запису наведена у табл. 3.1

Т а б л и ц я 3.1 – Результати вимірювань поверхневого натягу

Речовина	Кількість Крапель	Густина					Будова молекули

3.4 Контрольні запитання та завдання

1. Назвіть причину виникнення поверхневого натягу на границі розділу фаз.

2. Що таке поверхневий натяг та його розмірність?

3. Перелічити методи визначення поверхневого натягу та сформулювати суть сталагмометричного методу.

4. Що таке температурний коефіцієнт температурного натягу ?

5. Як пов’язаний поверхневий натяг з густиною рідини та густиною її пари? Рівняння Бачинського.

6. Як визначити парахор сполуки?

7. Як за значенням парахора визначити структуру молекули органічної речовини? Що означає поняття адитивність?

8. Де в електронній техніці потрібні знання поверхневого натягу рідини?