1. Wstęp teoretyczny

Wielkość zwana parachorą została sformułowana podczas badań nad zależnościami napięcia powierzchniowego cieczy od temperatury.

Wprowadzono wtedy zależność:

const. d_c - gęstość cieczy

d_p - gęstość pary w temp. pomiarów

Ponieważ gęstość pary jest bardzo mała w porównaniu z gęstością cieczy , można ja pominąć we wzorze, wtedy:

Jeżeli d_c >>> d_p d_p - można pominąć

const. V_M - objętość molowa cieczy

W temperaturze, w której napięcie powierzchniowe równe jest jedności, parachora przyjmuje wartość objętości molowej cieczy.

Parachora jest wielkością niezależna od temperatury. Zależna natomiast od rodzaju cieczy. Gdy temperatura wzrasta V_m także wzrasta
, „

” maleje, więc iloczyn V_m γ^1/4 jest stały. Ten właśnie iloczyn został nazwany parachorą ( P ).Stosunek parachor dwóch różnych cieczy w temperaturach , w których napięcia powierzchniowe cieczy są jednakowe , równa się stosunkowi objętości molowych tych cieczy. Parachora jest wielkością addytywną i konstytutywną. Addytywność oznacza, że wartość parachory zależy od liczby i rodzajów atomów składających się na cząsteczkę ( tj. od składu chemicznego związku ) i może być łączona jako suma parachor cząsteczkowych (atomowych). Konstytutywność określa zależność jej wartości od rozmieszczenia i rodzaju wiązań między atomami w cząsteczce ( tj. od budowy chemicznej związku ). Wartości parachor atomowych są podane w tabelach fizyko-chemicznych. Po ich zsumowaniu otrzymujemy parachory cząsteczkowe.

Napięcie powierzchniowe cieczy można określić jako siłę działającą wzdłuż powierzchni cieczy, prostopadle do liniowego przekroju powierzchni, liczoną na jednostkę długości przekroju : wyraża się ją w dyn / cm , a w układzie SI - w N/m. , przy czym:

1 dyn / cm = 10^-3N / m.

Jedna z metod wyznaczania napięcia powierzchniowego polega na pomiarze wysokości wzniesienia się poziomu cieczy w rurce kapilarnej. Do obliczeń stosuje się wtedy wzór:

σ= 0,5 h * r * d * g

gdzie:

h - wysokość wzniesienia poziomu cieczy w kapilarze (cm)

r -promień kapilary (cm)

d- gęstość badanej cieczy (g/cm³)

g- przyspieszenie ziemskie (cm/s²)

Można napięcie powierzchniowe również wyznaczyć ze wzoru:

gdzie σ₀ - wartość napięcia powierzchniowego cieczy wzorcowej

h - wysokość słupka badanej cieczy

h₀ - wysokość słupka cieczy wzorcowej

2. Wykonanie ćwiczenia

W celu zmierzenia napięcia powierzchniowego, oraz jego obliczenia z wyżej wymienionych wzorów, oraz obliczenia parachory dla cieczy takich jak woda destylowana(ciecz wzorcowa), n-pentan, heksan, heptan i n-oktan wykonaliśmy szereg pomiarów polegających na zmierzeniu maksymalnej amplitudy wychylenia słupka cieczy w manometrze dla każdej z badanych cieczy (4 pomiary). Na podstawie uzyskanych wyników, oraz interpolując gęstość badanych cieczy wykonaliśmy obliczenia zmierzające do pozyskania odpowiednich wartości.

3. Obliczenia przykładowe i tabele pomiarowe

Dla wody destylowanej wykokano pomiar w temperaturze 22,67 ^OC

h_średnie=70,5

Napięcie powierzchniowe:

72,9-0,135*(t-18)=72,26955

M_cz=18

d_c= 0,99754648

Parachora:

P_dośw=
52,6112

P_teoret.=2 *17,1+20 = 54,2

Błąd:

dP =
=0,181996426

Tabela pomiarowa

	woda	n-pentan	heptan	heksan	n-oktan
gęstość [g/cm^3]	0,99754648	0,6235766	0,657097	0,6813305	0,7000284
hśr	70,5	58,25	66,75	45	60
σ [dyn/cm]	72,269	59,712	68,425	46,129	61,506
M [g/mol]	18	72	100,21	86,48	114
Pdośw	52,6111	320,9654	438,6174	330,7901	456,0564
Pteor	54,2	229,2	307,2	268,2	346,2
dp	0,1820	1,3438	1,6025	1,7927	1,8537

4. Wnioski

Gęstość odczytujemy z tablic , biorąc pod uwagę temperaturę przy jakiej wykonywaliśmy ćwiczenie. Jeżeli temperatura jest inna niż w tablicach, gęstość obliczamy np. metodą interpolacji . Napięcie jest większe w cieczy o większej gęstości. Przejawia się to tym , że powierzchnia cieczy zachowuje się jak napięta sprężysta błona ( co wynika z sił przyciągania cząsteczkowego ). Wartości parachor wyznaczanych doświadczalnie dla cieczy jak widać w tabeli pomiarowej są większe od wartości wyliczonych teoretycznie. Wynika to najprawdopodobniej z tego iż nie mieliśmy do czynienia z doskonale czystymi związkami, a co za tym idzie na wyniki miały wpływ również inne nie znane substancje (choćby nie dokładne umycie szkła laboratoryjnego).

---