В случае искривления границы жидкости силы поверхностного натяжения создают дополнительное давление, направленное в сторону вогнутости поверхности. Оно равно
,
где и - главные радиусы кривизны поверхности, а - коэффициент поверхностного натяжения.
Если в горизонтально расположенный капилляр ввести каплю исследуемой жидкости, смачивающей стенки капилляра, то на торцах столбика жидкости оба мениска будут вогнутые. Повысив давление с одной стороны, можно подвести столбик жидкости к краю капилляра и сделать поверхность одного торца столбика жидкости плоской. Разность давления с двух сторон столбика жидкости может быть измерена с помощью U - образного манометра.
В этом случае для коэффициента поверхностного натяжения имеем:
,
где r – радиус капилляра, g - ускорение силы тяжести,
h – разность высот уровней в манометре,
– плотность жидкости в манометре.
Если сечение капилляра представляет собой эллипс с полуосями a и b, то .
Изменение давления осуществляется поднятием или опусканием ( с помощью подвижного столика ) сосуда А с водой, соединенного сифоном с другим сосудом В, также наполненным водой. Верхняя часть сосуда В соединена с капилляром L и манометром М. Для определения положения сосуда А, при котором мениск делается плоским, за концом капилляра L, освещенным лампочкой S, наблюдают в микроскоп небольшого увеличения С.
Когда поверхность жидкости становится плоской, мениск оказывается равномерно освещенным. Необходимо, чтобы концы капилляра были хорошо отшлифованы, и при подведении столбика жидкости к концу капилляра этот конец был сухим.
Величину радиуса капилляра или главные оси капилляра эллиптического сечения определяют при помощи микроскопа, предварительно определив цену деления его шкалы.
Выполнение работы
Наполнение капилляра каплей исследуемой жидкости производится опусканием его в сосуд с жидкостью. Само измерение сводится (если известен радиус капилляра) к отсчету разности уровней в манометре в момент, когда мениск становится плоским.
Опусканием сосуда А столбик жидкости смещают к середине капилляра, а затем вновь подводят к концу и повторяют отсчет на манометре.
Измерения производят несколько раз и берут среднее значение.
|