![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Измерение коэффициента поверхностного натяжения жидкостей методом отрыва капель
- •Содержание
- •Цель работы – определение поверхностного натяжения жидкостей.
- •1 Теоретическая часть
- •Поверхностная энергия
- •1.2Механизм возникновения поверхностного натяжения
- •Простые проявления поверхностного натяжения
- •Условия равновесия на границе раздела двух жидкостей
- •Условия равновесия на границе жидкость - твердое тело
- •Поверхностно-активные вещества
- •2. Методика эксперимента
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
Простые проявления поверхностного натяжения
Так как при фиксированном объёме наименьшей поверхностью обладает шар, то в условиях невесомости жидкость принимает форму шара. В условиях земного тяготения лишь сравнительно небольшие капли принимают форму шара. Небольшие ртутные шарики также служат хорошей иллюстрацией проявления поверхностного натяжения. Если взять две жидкости с почти одинаковыми плотностями, но такие, чтобы они не смешивались, то небольшое количество одной из них, введённое в другую жидкость, принимает форму шара. В этом случае архимедова сила уравновешивает силу тяжести, и поверхностное натяжение проявляется почти в чистом виде.
Условия равновесия на границе раздела двух жидкостей
Если
на поверхность одной жидкости поместить
каплю другой, более лёгкой, то возможны
два результата в зависимости от
соотношения поверхностных натяжений
(рисунки 3а, 3б). Если обозначить dl
элемент длины, направленный вдоль линии
соприкосновения трёх сред 1,2,3, то силы
поверхностного натяжения, действующие
на этот элемент, равны
,
,
.
Заметим, что элемент dl
направлен перпендикулярно плоскости
чертежа. Если
то
равновесие реализуется в виде ситуации
изображенной на рис.3а.
Условием равновесия является обращение
в нуль равнодействующих на элемент dl
:
,
Система
этих уравнений позволяет определить
углы
и
,
которые называются краевыми.
Рисунок 3а,б - Условия равновесия на поверхности двух жидкостей
Если
же
,
то равновесная ситуация указанного
вида невозможна и капля 2 растечется по
всей поверхности жидкости 1 в виде
тонкого молекулярного слоя (рисунок
3,б).
Условия равновесия на границе жидкость - твердое тело
В
этом случае возможны равновесные
ситуации, показанные на рисунке 4 а,б,в.
Рисунок 4 -Условия равновесия на границе жидкости с твердым телом
Условие равновесия при этом имеет соответственно вид
.
Если
,
жидкость растекается по поверхности
тела молекулярным слоем. Говорят, что
она смачивает поверхность твёрдого
тела. Это случай полного смачивания.
Поверхностно-активные вещества
Поверхностная энергия стремиться достигнуть минимального значения. Это возможно вследствие уменьшения, как площади поверхности, так и поверхностного натяжения σ. Поэтому при добавлении в жидкость другой жидкости с меньшим поверхностным натяжением последняя будет адсорбироваться в поверхностном слое, в результате чего поверхностное натяжение уменьшиться. Такое вещество называется поверхностно-активным (например, мыло). Другие вещества увеличивают поверхностное натяжение (например, раствор сахара, растворы различных солей и т.д.). Такое вещество, наоборот, концентрируется вне поверхностного слоя жидкости. При его добавлении в раствор, содержащий поверхностно - активные вещества, последние интенсивно выталкиваются на поверхность. Например, добавление соли в мыльный раствор вызывает вытеснение мыла на поверхность раствора.