Определение поверхностного натяжения методом максимального давления в газовом пузырьке

Метод состоит в том, что в исследуемую жидкость через капилляр вдувается воздушный пузырек. Давление воздуха (P), которое нужно для отрыва пузырька от капилляра является искомой величиной, которая используется для дальнейшего расчета коэффициента поверхностного натяжения.

Коэффициент (s ) рассчитывается по следующей формуле:

P=(r - r воз) g H + 2s / R, где

r - удельный вес исследуемой жидкости;

r воз - удельный вес воздуха;

g - ускорение свободного падения;

R - радиус капилляра;

H - глубина погружения капилляра в жидкость.

Из формулы видно, что первое слагаемое определяется давлением столба жидкости от погружения капилляра, а второе - избыточным давлением, которое создает поверхностное натяжение. Простота формулы не гарантирует удовлетворительной точности определения коэффициента поверхностного натяжения. Это связано с тем, что в основе формулы лежит предположение, что пузырек воздуха в момент отрыва строго сферичен. Такое предположение справедливо только в том случае, если радиус капилляра достаточно мал. Условия реального эксперимента требуют введения поправок. Наиболее распространены 2 способа корректировки результатов: формула Шредингера и таблицы Сагдена. Различия между этими способами состоят в том, что таблица позволяет делать поправки в более широком диапазоне отклонений формы пузырька от сферической формы.

Формула Шредингера выглядит следующим образом:

a2 = RH (1 - 2R/3H - R2 /6H2), где

a2 - капиллярная постоянная;

H - давление отрыва пузырька, выраженное в единицах высоты столба исследуемой жидкости.

В свою очередь a2 = 2s / g (r - r воз). Таким образом, капиллярная постоянная прямопропорциональна коэффициенту поверхностного натяжения.

Излишне говорить о том, что формула Шредингера не учитывает погружения капилляра в жидкость.

Применение формулы Шредингера ограничено радиусом капилляра в 0,4 мм, если измерять поверхностное натяжение в растворах с s =20-70 дин/см. Погрешность расчетов при этом составляет 0,3 %. Использование капилляров большего размера сопряжено с большей ошибкой расчетов!

Более точные результаты для больших размеров капилляра можно получить с помощью таблицы Сагдена.

Другое по теме

Квантовые эффекты. Ограничения применимости теории тяготения Эйнштейна
Теория Эйнштейна — не квантовая теория. В этом отношении она подобна классической электродинамике Максвелла. Однако наиболее общие рассуждения показывают, что гравитационное поле должно подчиняться квантовым законам точно так же, как и электромагнитное поле. В противном случае возникли бы противоречия с принципом неопределённо ...

O Л. В. Канторовиче и линейном программировании
Я хочу написать о том, что я помню и знаю о деятельности Леонида Витальевича Канторовича, выдающегося ученого ХХ века, о его борьбе за признание своих экономико-математических теорий, о начальном этапе истории линейного программирования, о зарождении новой области математической деятельности, связанной с экономическими ...