3. Napięcie powierzchniowe, parachora (napięcie powierzchniowe roztworów, ciśnienie pęcherzykowe, lepkość cieczy).

1. Obliczyć jaką pracę należy wykonać aby w temperaturze 30 [⁰C] wodę o masie m = 100 [g] rozbić na kropelki o promieniu r = 1 [μm]. Napięcie powierzchniowe wody w tej temperaturze wynosi σ = 71,15* 10^-3 [N/m], a gęstość ρ = 0,9956 [g/cm³].

______________________________________

2. Jaką minimalną pracę należy wykonać, aby w temperaturze 20 [⁰C] cykloheksan o masie m=100 [g], gęstości ρ=0,778 [g/cm³] i σ=24,99 * 10^-3 [N/m] rozbić na kropelki o promieniu r=10^-3 [mm].

______________________________________

3. Oszacować wartość temperatury krytycznej cykloheksanu (M = 84,1 [g/mol]) na podstawie wartości napięcia powierzchniowego i gęstości tej cieczy zmierzonych w trzech temperaturach.

T [K]	283,2	303,2	333,2
σ*10^3 [N/m^2],	26,15	23,75	21,35
ρ [g/cm^3].	0,7879	0,7691	0,7499

_______________________________________

4. Gęstość toluenu w temp. 293[K] wynosi 0,866 [g/cm³]. Używając kapilary szklanej o promieniu 2,54⋅10^-2 [cm] zmierzono wysokość wzniesienia kapilarnego toluenu, równą 2,63 [cm]. Obliczyć napięcie powierzchniowe toluenu i jego parachorę. Masa molowa toluenu M = 92 [g/mol], przyspieszenie ziemskie g = 9,81 [m/s²].

____________________________________________

5. W temperaturze 293 [K] prężność pary nasyconej rtęci wynosi p₀ = 162,7 [Pa], gęstość rtęci ρ = 13,5462 [g/cm³] a napięcie powierzchniowe σ = 0,475 [N/m]. Obliczyć przyrost prężności pary spowodowany rozbiciem kropelek rtęci o średnicy d₁ = 1,0 mm do kropelek o średnicy d₂ = 10 nm w podanej temperaturze. Masa cząsteczkowa rtęci wynosi (pary jednoatomowe) M = 200,59 g/mol.

_____________________________________________

6. W temperaturze 293,2 [K] prężność pary nasyconej wody nad płaską powierzchnią wynosi p₀ = 2337,8 [Pa], gęstość wody ρ = 0,9982 [g/cm³] a napięcie powierzchniowe σ = 72,75* 10^-3 [N/m]. Obliczyć prężność pary wodnej nad szkłem porowatym zawierającym kapilary, które wypełnia woda tworząc meniski kuliste wklęsłe o promieniu r = 1 [nm] w podanej temperaturze. Masa cząsteczkowa wody wynosi M = 18,015 [g/mol].

_____________________________________________

7. Rurkę cienkościenną o średnicy 0,1 cm zanurzono do roztworu substancji powierzchniowo czynnej tak, że otwarty koniec kapilary znalazł się 10 cm pod powierzchnią roztworu. Odczytane na manometrze wodnym ciśnienie, potrzebne do wypchnięcia pęcherzyka z kapilary wynosi 11,6 cm . Obliczyć napięcie powierzchniowe roztworu.

_____________________________________________

8. Jak zmienia się prężność pary wody o napięciu powierzchniowym σ=72,8·10^-3 [N/m], i objętości molowej V_m=18,06 [cm³/mol], rozbitej na kropelki o promieniu a). 10^-4 [mm], b). 10^-5 [mm] w temperaturze 293[K].

______________________________________

9. W temperaturze 298 [K] napięcie powierzchniowe toluenu wynosi 27,3 [mN/m], a jego gęstość wynosi 0,8623 [g/cm³]. Obliczyć promień porów, w których zachodzi kondensacja kapilarna w podanej temperaturze, pod względnym ciśnieniem p/p_S = 0,45. Masę cząsteczkową oblicz w oparciu o masy atomowe wodoru i węgla.

______________________________________

10. Napięcie powierzchniowe octanu etylu w 0°C wynosi 0,0265 [N/m] a temperatura krytyczna 523,2 [K]. Oszacować napięcie powierzchniowe octanu etylu w temperaturze 50°C. Wartość tablicowa σ = 0,0202 [N/m], M = 88 [g/mol], ρ_oce = 0,905 [g/cm³].

______________________________________

11. W celu zmierzenia napięcia powierzchniowego octanu etylu metodą wzniesienia kapilarnego skalibrowano kapilarę benzenem w temperaturze 25°C. Wzniesienie kapilarne benzenu wynosiło 2,71 cm, jego gęstość 0,878 [g/cm³] a napięcie powierzchniowe 28,8·10^-3 [N/m]. Wysokość wzniesienia kapilarnego octanu etylu wyniosła w tej kapilarze 2,18cm, a jego gęstość 0,900 [g/cm³]. Obliczyć a). promień kapilary, b).napięcie powierzchniowe octanu etylu c). parachorę octanu etylu. M = 88 [g/mol], g = 9,81 [m/s²].

_____________________________________________

12. Napięcie powierzchniowe toluenu w temperaturze 20°C wznosi 0,02843 [N/m], a gęstość 0,8669 [g/cm³]. Stała w równaniu Ramsaya i Shieldsa k = 2,12 · 10^-7 [J·K ^-1·mol ^-2/3]. Oszacować temperaturę krytyczną toluenu, obliczyć parachorę.

_____________________________________________

13. Rurkę cienkościenną o średnicy 0,05 cm zanurzono do roztworu substancji powierzchniowo czynnej tak, że otwarty koniec kapilary znalazł się 8 cm pod powierzchnią roztworu. Odczytane na manometrze wodnym ciśnienie, potrzebne do wypchnięcia pęcherzyka z kapilary wynosi 11,2 cm . Obliczyć napięcie powierzchniowe roztworu.

_____________________________________________

14. Napięcie powierzchniowe etanolu zmierzono metodą stalagmometryczną w temperaturze 20°C. Jako ciecz porównawczą zastosowano wodę. Ilość kropel etanolu n_e = 225, natomiast wody n_w = 86. Gęstość etanolu 789,5 [kg/m³], jego masa molowa M_e = 46,07 [g/mol], gęstość wody 998,0 [kg/m³], a jej napięcie powierzchniowe σ = 72,75* 10^-3 [N/m]. Obliczyć napięcie powierzchniowe etanolu i jego parachorę.

_____________________________________________

15. Jaki powinien być promień kropli wody, aby w temperaturze 35°C prężność pary nad jej powierzchnią była dwa razy wyższa nią nad powierzchnią płaską? σ=71,96·10^-3 [N/m], V_m=18,06 [cm³/mol].

_____________________________________________

16. Pewna ciecz wykazuje w temperaturze 20°C napięcie powierzchniowe 0,0268 [N/m], a w temperaturze 40°C 0,0242 [N/m]. Gęstości jej wynoszą odpowiednio 1,594 i 1,556 [g/cm³]. Zakładając, że ciecz nie ulega asocjacji, obliczyć jej masę molową oraz parachorę.

_____________________________________________

17. Oszacować wartość temperatury krytycznej heksanu na podstawie wartości napięcia powierzchniowego i gęstości tej cieczy zmierzonych w dwóch temperaturach. M = 86 [g/mol].

T [K]	293,2	303,2
σ*10^3 [N/m^2],	18,46	17,40
ρ [g/cm^3].	0,6595	0,6505

___________________________________________

18. Oszacować wartość temperatury krytycznej chloroformu (M= 119,5 g/mol] na podstawie wartości napięcia powierzchniowego i gęstości tej cieczy zmierzonych w dwóch temperaturach i porównaj z wartością tablicową T_k = 536,6 [K].

T [K]	293,2	303,2
σ*10^3 [N/m^2],	27,14	25,89
ρ [g/cm^3].	1, 4890	1,4706

___________________________________________

19. Wykonano pomiary lepkości dynamicznej alkoholu benzylowego w temperaturze 20°C i 30°C. Do pomiaru w 20°C zastosowano wiskozymetr Höpplera. Czas opadania kulki o d = 1,5· 10^-2 [m] i ρ = 1045,8 [kg/m³] wyniósł 21 [s] na drodze l = 22·10^-2 [m]. Gęstość alkoholu w 20°C jest równa 1045,3 [kg/m³]. Pomiary w 30°C wykonano w wiskozymetrze kapilarnym o średnicy kapilary 1· 10^-3 [m] i l = 15·10^-2 [m]. Średni czas wypływu 5 [cm³] alkoholu przy różnicy ciśnień 8,7· 10² [Pa] wynosi 151,6 [s]. Obliczyć ΔE_a energię płynięcia.

___________________________________________

20. Stwierdzono, że kuleczka stalowa o r = 0,5 [mm] wrzucona do wysokiego naczynia napełnionego wodą o temperaturze 20°C opada ruchem jednostajnym i zaznaczony odcinek o długości 1,0 [m] w czasie 0,270 [s]. Oblicz wartość współczynnika dynamicznego lepkości dla wody. Gęstość stali i wody w temperaturze 20°C wynoszą 7,83 oraz 0,9982 [g/cm³]. Podaj wartość lepkości kinematycznej wody.

---