Pomiar współczynnika napięcia powierzchniowego za pomocą stalagmometru i za pomocą rurek włoskowych

Wykonali:

Adam Sznitko

Marcin Kowalski

Napięcie powierzchniowe:

σ = F/l [N/m] współczynnik we wzorze zależny od natury cieczy, nazywamy napięciem powierzchniowym. Napięcie powierzchniowe równa się liczbowo sile działającej stycznie do powierzchni na jednostkę odległości brzegu błonki cieczy. Jednostka napięcia powierzchniowego w SI jest N/m. Napięcie powierzchniowe można zmierzyć po zanurzeniu ramki wykonanej w roztworze mydła w wodzie okaże się, ze po jej wyjęciu w ramce pozostaje cienka błona. Błona ta ma tendencje do kurczenia się. Aby utrzymać błonkę rozciągnięta, trzeba do ruchomego brzegu ramki przyłożyć sile równą sile wywieranej przez błonkę. Siła ta jest tym większa, im większa jest długość brzegu l błonki: F~ l. Aby zastąpić znak proporcjonalności znakiem równości, należy wprowadzić współczynnik proporcjonalności. Zauważmy jednak, ze błonka napięta na ramce ma dwie powierzchnie z jednej i drugiej strony, czyli długość brzegu błonki wynosi 2l. Zatem: F = σ * 2l skąd wzór: σ = F/ 2l [N/m]

Pomiar napięcia powierzchniowego cieczy metoda stalagmometru.

Jedna z metod wyznaczania nap. Pow. Jest tzw. metoda stalagmometryczna. Metoda ta oparta jest na mierzeniu wielkości kropli odrywającej się od rurki o określonej średnicy. Cały czas podczas narastania kropli jej ciężar utrzymany jest przez napięcie powierzchniowe. Oderwanie następuje wówczas, gdy ciężar kropli równa się z siła napięcia powierzchniowego mg = 2σ r .

σ = mg * K/ r

Włoskowatość. Pomiar napięcia przy użyciu rurek kapilarnych.

Naczynia włoskowate to takie, których średnica jest mniejsza-równa od 1mm (d≤1mm).

Podczas zetknięcia się cieczy z ciałem stałym należy uwzględnić zarówno siły wzajemnego oddziaływania miedzy cząsteczkami cieczy (siły spójności), jak i siły wywierane miedzy cząsteczkami cieczy i ciała stałego (siły przylegania). Możliwe są 2 przypadki: 1) siły spójności są większe niż siły przylegania - nie ulega zwilżeniu 2) siły spójności są mniejsze niż siły przylegania - ulega zwilżeniu.

Ciecz zwilża materiał, z którego wykonana jest rurka. Menisk cieczy znajdującej się w kapilarze jest wówczas wklęsły i stanowi w przybliżeniu cześć powierzchni sferycznej kuli (zakładamy, ze rurka ma przekrój kołowy). Siła wciągająca ciecz do góry jest siłą napięcia powierzchniowego. Jeżeli wewnętrzny promień kapilarny oznaczymy przez r to jej wewnętrzny obwód wynosi 2 r , a siła napięcia powierzchniowego: F = 2 rσ . Ciecz podnosi się na taka wysokość h, przy której ciężar słupa cieczy zrównoważy sile napięcia powierzchniowego ( F = G). Ciężar słupa cieczy o wysokości h jest równy G =Vρg = r²hρg. Po przekształceniu powyższych równości i założeniu F = G otrzymujemy σ = rhgρ /2

Pomiar współczynnika napięcia powierzchniowego metodą rurek włoskowatych

Ciecz nr	h	hśr	ρ	r	δ

Pomiar współczynnika napięcia powierzchniowego za pomocą stalagmometru

Ciecz nr	nw.śr	n1śr	δw	ρ1	ρw	δ1	T

---