Лабораторна робота №7
ВИЗНАЧЕННЯ ПОВЕРХНЕВОГО НАТЯГНЕННЯ РІДИНИ МЕТОДОМ КАНТОРА - Ребиндером
Для того, щоб збільшити поверхню рідини необхідно, щоб частина молекул зсередини рідини вийшла на поверхню, на це переміщення проти молекулярного тиску повинна бути витрачена певна робота. Робота, що витрачається на освіту одиниці поверхні, називається коефіцієнтом поверхневого натягу.
Старе визначення, що зустрічається в літературі, передбачає, що поверхня рідини як би покрита натягнутою плівкою, в цьому випадку поверхневий натяг визначають як силу, з якою натягнута плівка, віднесену до одиниці довжини.
Внаслідок існування поверхневого натягу всяка крива поверхню рідини відчуває деякий додатковий тиск ока-зване на рідину.
Для сферичної поверхні це тиск одно
де: σ- поверхневий натяг, R- радіус кривизни поверхні. Нехай через трубку невеликого діаметра, занурену одним кінцем в рідину на малу глибину, продавлюють повітря у вигляді бульбашок. Кінець трубки поміщають безпосередньо над поверхнею рідини, щоб уникнути додаткового опору продавлювання повітря, обумовленого гідростатичним тиском стовпа рідини, що знаходиться під кінцем трубки.
Коли на кінці трубки f стосується поверхні рідини, починає утворюватися бульбашка повітря С '. і радіус стає R більше радіуса трубки r. У цей момент тиск повітря всередині трубки перевищує зовнішній тиск, згідно з формулою (1), на величину:? Р = 2σ / R.
У міру збільшення тиску всередині трубки бульбашка збільшується, а радіус його зменшується, що тягне за собою збільшення додаткового тиску, що чиниться кривої поверхнею рідини, врівноважені-вающего тиск всередині трубки f.
Цей процес відбувається до тих пір, поки радіус бульбашки C "не зробиться рівним радіусу трубки r. Додатковий тиск, обумовлене кривої поверхнею рідини починає зменшаться, перестає врівноважувати надлишковий тиск усередині трубки. Таким чином бульбашка під дією надлишкової сили всередині трубки f збільшується в розмірі до тих пір, поки не відірветься від кінця трубки. Надмірний тиск, при якому відбудеться відрив бульбашки повітря від трубки f, буде перевершувати на нескінченно малу величину додатковий тиск, рас читане за формулою (1), де r слід покласти рівним радіусу трубки. Таким чином, надмірне (по відношенню до зовнішнього) тиск, при якому відривається бульбашка повітря, буде пропорційно поверхневому натягу
де величина А постійна для даної трубки. Постійна приладу повинна бути знайдена з досвіду, якщо визначити тиск, при якому відбувається відрив бульбашки при продавлюванні повітря через рідину з відомим поверхневий натяг (наприклад через воду).
Позначимо відоме поверхневий натяг через σo і соответс-твующего тиск через Ро і отримаємо з формули (2), що
Визначивши дане тиск бульбашок в випробуваної рідини подстіла-вів значення Р і А в формулу (2), знайдемо поверхневий натяг цієї рідини:
Прилад складається з: аспиратора, службовця для засмоктування повітря, мікрокрана, службовця для точного регулювання води, посудини, в якому знаходиться трубка з капілярним кінчиком, зануреним у випробувану жид-кістка, манометра.
Порядок виконання роботи
1. Для визначення постійної приладу в посудину наливають воду в такій кількості, щоб капілярний кінчик трубки ледь торкався поверхні, і збирають прилад. Потім відкривши кран, регулюють потік повітря в посудині так, щоб бульбашки слідували один за одним через 5-10 сек.
2. У момент відриву бульбашки від капіляра різницю рівнів в обох колінах манометра буде найбільшою і буде відповідати тому тиску, який чинять стінки (наслідок кривизни поверхні) бульбашки на укладений в ньому повітря. Записати різницю рівнів в обох колінах манометра.
3. Розрахунок постійної приладу здійснюється за формулою (3). Потім, таким же чином проводять досвід з випробуваної рідиною, сполоснувши попередньо цією рідиною посудину.
4. Розрахунок поверхневого натягу досліджуваної рідини проводиться за формулою (4). Похибка постійної приладу А знаходиться за формулою
де σo знаходиться за правилами знаходження похибки табличних даних
Похибка остаточного результату поверхневого натягу досліджуваної рідини знаходять за формулою