Определение коэффициента поверхностного натяжения методом отрыва

Сущность метода отрыва заключается в измерении силы, которую необходимо приложить перпендикулярно к поверхности жидкости для отрыва от неё различных твердых тел. Непринципиальные различия этих методов связаны с формой отрываемого тела и способом определения силы отрыва. Наиболее часто используют пластинку (рамку) или кольцо (рис. 3.5, а, б).

Из условия равновесия и определения сил поверхностного натяжения согласно соотношению (5) .

        – для рамки,                                           (3.10)

        – для кольца.                               (3.11)

Следовательно, коэффициенты поверхностного натяжения равны:

                                                                  (3.12)

       ,                                           (3.13)

где F₁ и F₂ – силы отрыва измеренные в эксперименте выбранным способом.

а) Определение силы поверхностного натяжения с помощью пружины или пружинного динамометра

Схема метода представлена на рис.3.6. Для определения силы поверхностного натяжения необходимо зафиксировать начальную длину пружины до соприкосновения кольца с жидкостью и в момент его обрыва. Если после этого нагрузить чашку пружины разновесами до такого же удлинения, то их вес

                              (3.14)

и будет равен силе поверхностного натяжения (m – общая масса разновесов).

При использовании динамометра значения сил непосредственно считываются с его шкалы до соприкосновения и после отрыва кольца. Сила поверхностного натяжения равна разности этих сил.

б) Определение поверхностного натяжения с помощью торсионных весов

В работе могут быть использованы торсионные весы, представленные на рис. 3.7.

Основным элементом торсионных весов является плоская спиральная пружина, которая с помощью рычага 1 закручивается под действием взвешиваемого предмета. При этом указатель 2 сместится в сторону от положения равновесия. Весы можно уравновесить – вернуть указатель 2 в исходное положение барабаном 3 (в случае а) или рычагом 3 (в случае б). При этом стрелка 4 показывает массу измеряемого груза. Точность весов равна половине цены деления.

Для определения силы поверхностного натяжения рамку или пластинку 7 предварительно смачивают в исследуемой жидкости. Освободив арретиром 5 коромысло 1, с помощью ручек 3 и 6 указатели 2 и 4 устанавливают в нулевое положение. Затем пластина 7 погружается в жидкость. Одновременно, поднимая кювету с жидкостью так, чтобы указатель 2 оставался в равновесии, ручку 3 медленно поворачивают до отрыва пластинки от поверхности жидкости.

Сила поверхностного натяжения рассчитывается согласно соотношению (3.12) по массе m, соответствующей моменту отрыва.