Метод визначення коефіцієнта поверхневого натягу

За дапомогою установки Ребіндера

В даній роботі коефіцієнт поверхневого натягу визначають методом відриву повітряних бульбашок за допомогою установки Ребіндера (рис 6.2). Цей метод базується на використанні формули Лапласа.

Рис. 6.2.

Рис. 6.2. (а).

У досліджувану рідину опускають кінчик капіляра так, щоб він торкався поверхні рідини. Якщо з капіляру витискати повітря в рідину, то на кінці капіляра почнуть утворюватися бульбашки, тиск в середині яких буде дорівнювати тиску в капілярі. Бульбашка повітря відірветься від капіляра тоді, коли тиск в капілярі буде більшим за зовнішній тиск рідини на бульбашку, який дорівнює додатковому тиску Лапласа:

. (4)

Тиск р,необхідний для відриву бульбашки від капіляра створюється повільним перетіканням води із посудини 1 в посудину 3, в якій вода, що піднімається вверх, стискує повітря. Величину створеного тиску вимірюють водяним манометром 5.

Манометр – це вимірювальний прилад для визначення тиску рідини та газів.

В момент відриву бульбашки від поверхні рідини реєструється максимальний рівень води в правому коліні манометра. Максимальний гідростатичний тиск р піднятого стовпа рідини в коліні манометра, відкритому на повітря, матиме наступний вигляд:

р = g h, (5)

де ρ– густина води; h – максимальне підняття води відносно нульового рівня (0) в коліні манометра, відкритого на повітря.

Тоді із формул (5) і (4) маємо:

g h = . (6)

З метою уникнення труднощів, пов’язаних із визначенням радіуса R кривизни поверхні рідини, для відносних вимірювань коефіцієнтів поверхневого натягу рідин застосовують формулу (6), з якої за значеннями ρ, g, h, R можна знайти .

Спочатку колбу 6 заповнюють дистильованою водою. (Коефіцієнт поверхневого натягу води при температурі повітря в лабораторії беруть із довідкової таблиці). Якщо бульбашка відривається в дистильовану воду, і рівень води в правому коліні манометра піднімається на висоту h₀ (а в лівому на таку ж висоту опускається) формула (6) приймає вигляд:

. (7)

Далі, коли колба 7 заповнена досліджуваною рідиною, коефіцієнт поверхневого натягу якої невідомий і дорівнює , висота підняття рівня води в правому коліні манометра при відриванні бульбашки в дану рідину буде мати деяке значення h_х. Тоді формула (7) має вигляд:

. (8)

Почленно розділивши рівняння (8) на рівняння(7) отримуємо:

.

Звідси робоча формула для визначення _х:

, (9)

де – коефіцієнт поверхневого натягу дослідної рідини; – коефіцієнт поверхневого натягу дистильованої води (табличне значення); h – показання манометра в момент відриву бульбашок в дистильовану воду; h_х – показання манометра в момент відриву бульбашок в дослідну рідину.