ZAD. 1. Napięcie powierzchniowe można określić jako siłę, której trzeba użyć, aby móc zwiększyć powierzchnię cieczy. Są to siły międzycząsteczkowe występujące na powierzchni cieczy, np. masy szklanej. Pod działaniem napięcia powierzchniowego ciecze dążą do zajęcia jak najmniejszej powierzchni w stosunku do swojej objętości, przybierając w małych ilościach kształt kulisty (kropla). Sile tej mogą jednak przeciwstawiać się siły uboczne, a przede wszystkim siła ciążenia, która, jeśli będzie większa od siły napięcia powierzchniowego danej cieczy, spowoduje rozlanie się jej po powierzchni podłoża lub utworzenie strumienia (np. podczas wylewania się cieczy z naczynia). Napięciem powierzchniowym σ danej cieczy, na granicy z inną fazą, nazywamy pracę potrzebną do izotermicznego zwiększenia powierzchni o jednostkę.
γ (używa się też oznaczenia σ) – napięcie powierzchniowe,
ΔW – praca potrzebna do utworzenia powierzchni ΔS,
ΔS – pole powierzchni
Kąt zwilżania jest to kąt zawarty pomiędzy powierzchnią ciała stałego a styczną wystawioną z punktu styku fazy stałej, ciekłej i gazowej mierzony przez fazę ciekłą.
ZAD. 2. Napięcie powierzchniowe, będące rezultatem oddziaływań międzycząsteczkowych, w dużym stopniu zależy od temperatury. Zależność napięcia powierzchniowego cieczy od temperatury opisuje wyprowadzone przez Eötvösa (1886) równanie:
gdzie:
M- oznacza masę molową
d- gęstość cieczy( stąd M/d – jest objętością jednego mola)
Tk – temperatura krytyczna
δ - jest poprawką wynoszącą około 6deg (okazuje się, bowiem że zanik napięcia
powierzchniowego następuje w temperaturze nieco niższej od Tk)
Napięcie powierzchniowe czystych cieczy maleje ze wzrostem temperatury i po osiągnięciu
temperatury krytycznej, ( w której znika różnica faz między cieczą a ciałem stałym) wartość napięcia powierzchniowego staje się równa zeru.
Równanie Szyszkowskiego (opisujące zmianę napięcia powierzchniowego roztworu pod wpływem zmiany stężenia roztworu)
- oznacza napięcie powierzchniowe czystego rozpuszczalnika
- napięcie powierzchniowe roztworu
B -stała charakterystyczna dla danego szeregu homologicznego
A - stała zmieniająca się w obrębie szeregu
ZAD. 3. Pomiar napięcia powierzchniowego metodą stalagmometryczną
Stalagmometr jest to naczynie zakończone kapilarą. Ciecz przepływa powoli przez kapilarę pod wpływem siły ciężkości, tworząc na jej końcu kroplę. Ciecz zwilża dolną podstawę kapilary i dobrze przylega do niej. Kropla powiększając się, ulega przewężeniu, po czym się odrywa. Zewnętrzny promień kapilary wynosi R, a promień przewężenia kropli w momencie odrywania r. Na cały obwód przewężenia kropli działa ciężar kropli mg, równoważący siłę napięcia powierzchniowego.
Pomiar polega na wyznaczeniu promienia przewężenia r oraz masy kropli.
Promień przewężenia należy zmierzyć bezpośrednio, albo wyznaczyć go
pośrednio.