Metode de determinare a tensiunii superficiale

METODE DE DETERMINARE tensiunea de suprafață

In studiul fenomenelor de suprafață la gaz - metoda lichid cel mai des utilizat în funcție de măsurarea tensiunii superficiale a interfeței, permițând, în ciuda simplității sale,

obține suficiente date fiabile.

Metodele existente pentru determinarea tensiunii superficiale sunt împărțite în trei grupe: statice, semi-statice și dinamice.

tensiune superficială statică determinată prin metode suprafețe substanțial staționare formate bine înainte de măsurare și, prin urmare, în echilibru cu volumul de lichid. Aceste metode includ metoda de creștere capilară și metoda de a minți sau agățat picătură (bule).

Metodele dinamice se bazează pe faptul că anumite tipuri de acțiune mecanică asupra lichidului însoțit de întindere și compresiune a suprafeței sale, care sunt influențate de tensiunea superficială periodică. Aceste metode de valoare determinată de neechilibru. K

metode dinamice includ undele capilare și spray-oscilant.

Ei au numit metode semi-statice pentru determinarea tensiunii superficiale a limita fazei care apar și actualizate periodic în timpul măsurătorii (metoda maximă de presiune cu bule și metoda stalagmometrichesky), precum și metode de separare și retragere a plăcii inelului. Aceste metode permit determinarea valorii tensiunii de suprafață de echilibru atunci când măsurătorile sunt efectuate în astfel de condiții încât timpul în care formarea interfeței

mult mai mult timp pentru a stabili un echilibru în sistem.

creștere capilară METODA

Metoda se bazează pe proprietatea capilară a unei interfețe curbe, care constă în aceea că fluidul sub presiune suprafețele curbe și plane diferite presiuni capilare inegale și:

presiune capilară este forța motrice ridicarea sau coborârea

fluid în capilare este imersată parțial în lichid. La udarea suprafeței capilară a fluidului este formată suprafața concavă în acesta, sub presiune, care este mai mică decât o suprafață plană a lichidului din vas. Sub efectul acestei diferențe în presiunea fluidului capilar creste peste nivelul său în vas, atâta timp cât presiunea hidrostatică a coloanei de fluid echilibrează presiunea capilară. Dacă lichidul nu umecta suprafața capilară, suprafața convexă este formată în aceasta, presiunea sub care mai mult de o suprafață plană. Prin urmare, lichidul din tubul capilar este coborât sub nivelul său în vas.

Capilarul este format din formă cilindrică este sferic

suprafața pentru care r = r 1 = r 2 și 3. Ecuația (1) devine următoarele:

Condiția de echilibru în acest caz, se caracterizează prin ecuația:

unde r - raza de curbură a suprafeței sferice; h - înălțimea de ridicare

(Coborârea) a lichidului; 1 și 2 - densitatea lichidului și vaporilor.

Din (2) rezultă că pentru o rază cunoscută de curbură a suprafeței poate determina tensiunea superficială prin măsurarea înălțimii coloanei de lichid

Fig.1. O diagramă pentru a explica relația dintre raza de curbură r și raza capilară R

capilar. Deoarece raza de curbură determinabilă prin experiment, cu formula (2), conduc la o formă adecvată pentru utilizare practică, următoarea substituire (Figura 1.):

în care - unghiul de contact; R - raza capilarului.

Astfel, pentru determinarea exactă a tensiunii superficiale a înălțimii lichidului pe lângă creșterea razei capilară este necesară măsurarea unghiului de contact. Acest lucru este

Principalul dezavantaj al metodei.

Pentru apă și multe lichide organice, un unghi de contact este aproape de zero, deci

Aceasta elimină necesitatea de a determina (r = R).

Pentru a determina tensiunea superficială

prin creșterea capilară sunt necesare:

diametrul capilar de 0,2-0,3 mm, într-un fel sau altul conectabil la navă, care este umplut cu lichid de testare,

cathetometer pentru măsurarea înălțimii de ridicare a lichidului să asigure o precizie de 1 micron, și un dispozitiv de iluminare a meniscului.

Raza Capillary este determinată prin măsurarea lungimii unei coloane de mercur sub formă de greutate. Pentru a instala capilarele sunt selectate având în secțiunea cea mai uniformă transversală de-a lungul lungimii sale. Dacă o mai mare precizie nu este necesară, raza capilară poate fi determinată prin creșterea înălțimii unui lichid etalon

valoarea cunoscută a tensiunii superficiale prin formula 0

R 2 0 / (h 0 0 g). În acest caz, tensiunea superficială a lichidului de încercare

calculat conform ecuației

Se va aprecia că reducerea rapidă a meniscului poate avea loc in coloana „decalaj“, ca parte a lichidului rămâne în pereții capilari și sub influența forțelor de gravitație este colectată în coloane separate. Pentru a elimina „lacunele“ este necesar pentru a umple întregul lichid capilar hârtie absorbantă pentru îndepărtarea de la capătul superior, lichid său în exces și încet muta meniscul până la punctul de echilibru.

O metoda capilară de realizare constă în măsurarea presiunii care trebuie aplicată pentru a reduce meniscului la un nivel de suprafață plană a lichidului din vasul comunicând cu capilar. Avantajul acestei metode este că raza capilarului trebuie cunoscută într-un singur punct. În această variantă de realizare, metoda în locul macaralei convenționale 4

cu trei căi este utilizat supapă, dintre care unul este conectat un manometru procese.

Metoda de presiune maximă cu bule

Metoda se bazează pe faptul că, atunci când presiunea din interiorul bulei va crește atâta timp până la o anumită limită de presiune este proporțională cu tensiunea superficială a lichidului. În acest moment, bula se rupe departe de vârful tubului capilar referitor la suprafața lichidului, iar presiunea din flacon scade la zero. injectarea repetată a aerului în flaconul cu capilar din nou format și crește. Dacă P - presiunea de separare a bulei,

unde K - constanta in functie de raza capilarului și nu depinde de natura lichidului. Astfel, K poate fi determinată din experiența cu apă, tensiunea superficială, care este cunoscută la fiecare temperatură (Tabel. 2), sau orice alt lichid curat, cu tensiune de suprafață cunoscută.

Tabelul tensiune 2. Suprafața apei

Pentru a determina numărul de picături formate prin streaming de un anumit volum de stalagmometry folosit lichid (Fig. 4).

Acesta este un tub de sticlă cu extinderea mijloc,

se încheie capilară. Uneori, un tub are o porțiune orizontală

(Vezi. Figura. 4) care capilar subțire soldered încetini expirarea lichidului

oase. Deasupra și dedesubtul extinderii aplicate etichete limitative V.

Pentru a calcula numărul de picături este determinat n 0 și n. această formă

respectiv lichide standard (de obicei

apă distilată) și a studiat sub lichid

Scurgerile din partea superioară a mărcii inferioare.

Fig. 4. stalagmometry

schematic în Fig. 5. Măsurătorile sunt efectuate

urmează. 1. rândul său, robinetul de la robinet este deschis 2 ușor comprima

3. Supapa suflantei 2 și apoi închis.

celulă de ridicare (cupă) a fost imersat 4.

vârful stalagmometry în lichidul de testare

(Cuvete trebuie completat

Puțin deschide valva 1. încet suge

lichid în stalagmometry. După ce a meniscului

Fig. 5. Stalagmometricheskaya

cruce eticheta de sus, închis imediat

nu coborâți celula. must

așteptați pentru ceva timp până când nici o creștere suplimentară a nivelului de lichid

stalagmometry, în caz contrar aerul va intra în ea. Cand meniscului se opreste celula

coborât pe masă. Fluid începe să curgă în picături de încet

stalagmometry. Aparatul comunică cu atmosfera printr-un tub capilar foarte subțire 5,

Tensiunea de suprafață a fost calculată cu formula (9). valoarea 0

la temperatura de testare este luat dintr-un director se calculează cu ajutorul formulei

în care 0 - tensiunea superficială a apei la temperatura de 293K (72,75 mN / m);

- coeficientul de temperatură al tensiunii superficiale (pentru apa

= -0.15 mN / m K). Raportul dintre 0 pentru utilizare în soluția diluată

soluții Surfactantul poate fi setat egal cu unitatea.

Datele tabel contribuie la apă (c = 0).

Prin această metodă, folosind aparatul prezentat în fig. 5.

Pentru a determina greutatea o umplere singură picătură stalagmometry investigate

fluid peste marcajul superior; după nivelul lichidului scade la marcajul superior, începe numărarea picături și termin după trecerea nivelului lichidului crestătură inferior. Datele experimentale sunt introduse în tabelul 5.

Tabelul 5. Determinarea numărului de picături lichide care curge din stalagmometry