Определение коэффициента поверхностного натяжения методом отрыва кольца

Приборы и принадлежности: лабораторная установка для определения коэффициента поверхностного натяжения методом отрыва кольца, сосуды для жидкостей, штангенциркуль, эл. плитка.

Теоретическое обоснование метода

В данном методе коэффициент поверхностного натяжения определяется как отношение силы F, измеренной при отрыве металлического кольца от поверхности жидкости к длине границы пленки :  = F/ (23), – длина границы пленки – должна равняться периметру кольца, т.е. =(Д₁ + Д₂) (24) (см. рис. 9).

Т огда  = F/( Д₁+ Д₂) (25).

Рис.9.

Рис. 8.

1 – подъемный столик, 2 – ходовой винт, 3 – измерительная шкала,

4 – сосуд с жидкостью, 5 – штатив, 6 – цилиндр, 7 – динамометр.

Для определения коэффициента поверхностного натяжения используется установка, изображенная на рис. 8. Если кольцо находится на поверхности, то вследствие полного смачивания сторон кольца, поверхность жидкости искривлена. Сила поверхностного натяжения, приложенная к окружностям диаметров Д₁и Д₂, направлена вниз.

Если подействовать на кольцо вертикальной силой f, направленной вверх, то в момент отрыва кольца от поверхности жидкости имеет место равенство F = f .

В качестве вертикальной силы учитывается дополнительная сила упругости, возникающая в пружине динамометра, удерживающего кольцо, равная разности показаний динамометра перед касанием кольца жидкости и в момент отрыва. - показания динамометра перед касанием кольца жидкости, - показания динамометра в момент отрыва кольца от жидкости:

Отрыв кольца можно осуществить путем выпускания из сосуда В жидкости или опускание сосуда с жидкостью с помощью подъемного столика. Измерив штангенциркулем внешний и внутренний диаметры кольца по формуле (25) вычисляем коэффициент поверхностного натяжения жидкости.

Практическая часть

Заполнить сосуд исследуемой жидкостью.
Установить сосуд на подъемном столике, и, при помощи ходового винта, медленно поднимать столик до касания кольца с жидкостью, предварительно сняв показания динамометра .
Медленно опуская подъемный столик, зафиксировать показание динамометра в момент отрыва кольца.
Вычислить силу поверхностного натяжения
Вычислить коэффициент поверхностного натяжения где Д₁ = 67 мм и Д₂ = 66 мм – внешний и внутренний диаметры кольца цилиндра.
Повторить измерения не менее 3-х раз.
Вычислить абсолютную и относительную погрешности.
Результаты измерений и вычислений зафиксировать в таблице.
Повторить опыт, изменяя температуру раствора при постоянной концентрации.
Сделать вывод с теоретическим обоснованием зависимостей: .