Приборы и принадлежности

Бюретка с краном на штативе, химический стакан, исследуемые жидкости, аналитические весы, отчетный микроскоп.

Вывод рабочей формулы

Е

Рис.7. Капля в момент отрыва

сли чуть приоткрыть кран на бюретке, то жидкость из трубки будет вытекать по каплям. Непосредственно перед отрывом капля висит на шейке, форму которой можно считать цилиндрической. Все капли в момент отрыва уравновешиваются силами поверхностного натяжения, действующими по контуру, ограничивающему поперечное сечение шейки. Линией раздела, очевидно, является окружность.

Тогда, согласно (6) можно записать:

где 2r – диаметр шейки капли в момент отрыва, - элемент длины. Отсюда:

(9)

Как следует из формулы метода, определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости сводится к определению диаметра капли d и массы одной капли.

Порядок выполнения работы

1. Наполните бюретку исследуемой жидкостью и с помощью крана добейтесь равномерного падения капель в стакан.

2. Установите отсчетный микроскоп на уровне шейки капли, добейтесь четкого ее изображения. Измеряйте несколько (не меньше 5) раз диаметр шейки в момент отрыва. Измерьте цену деления данного микроскопа, установите миллиметровую шкалу и определите цену деления окулярной шкалы микроскопа.

3. Взвесьте на аналитических весах пустой химический стаканчик. Не меняя скорости падения капель, наполните его 100 каплями жидкости и вновь взвесьте. Если масса пустого стаканчика равна m1, а с жидкостью m2, тогда масса одной капли будет

.

Опыт по определению m1 и m2 проводят три раза.

4. Подставляя полученные значения m и r в формулу (9), определите значение σ для воды.

5. Повторите измерения для второй исследуемой жидкости.

6. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу 1.

Таблица 1

7. Проведите статистическую обработку результатов по методу Стьюдента для α=0,95 (Приложение 4). Окончательный результат представьте в виде:

.

Задача 2. Определение коэффициента поверхностного натяжения методом сравнения

Приборы и принадлежности

Бюретка с краном на штативе, химический стаканчик, исследуемая жидкость и вода.

Вывод рабочей формулы

Возьмем две жидкости, заключенные в один и тот же объем. Массы этих жидкостей можно представить в виде:

,

,

где m₁, m₂ – масса одной капли соответствующих жидкостей; n₁, n₂ – количество их капель; ρ₁, ρ₂ – плотности этих жидкостей, V – объем, занимаемый каждой из этих жидкостей.

В момент отрыва капли жидкости, согласно задаче 1, имеем (для n капель):

После преобразования приходим к выражению, представляющему рабочую формулу метода и выражающему величину поверхностного натяжения исследуемой жидкости через аналогичную характеристику вспомогательной жидкости (сейчас - воды):

(10)

Порядок выполнения работы

1. Промойте бюретку и наполните ее через воронку водой.

2. Добейтесь с помощью крана равномерного падения капель.

3. Подставляя мерный стаканчик (химический стакан с делениями), подсчитывайте количество капель n₁ воды, соответственно заданному объему. Опыт проведите три раза.

4. Налейте в бюретку исследуемую жидкость, предварительно промыв ею бюретку, и определите количество капель n₂ этой жидкости в том же объеме. Опыт повторите трижды

5. Взяв из справочника табличные значения ρ₁, ρ₂, σ₁ при данной температуре, по формуле (10) найдите σ₂. Температуру не забудьте посмотреть по градуснику в лаборатории.

6. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу 2.

Таблица 2

Задача 3. Определение коэффициента поверхностного натяжения методом компенсации разности давлений поверхностного слоя (метод Штейна)