ZALECANA LITERATURA:[2],[3],[4],[7], [8], [9], [12], [16], [20], [21],[22]
ZAGADNIENIA:
1. Kinetyczno - molekularna teoria budowy cieczy, średnia droga swobodna cząsteczki, siły van der Waalsa.
2. Siły napięcia powierzchniowego.
3. Definicja współczynnika napięcia powierzchniowego, wzór, jednostki. Czynniki wpływające na jego wartość. Względny współczynnik napięcia powierzchniowego.
4. Ciecze zwilżające i niezwilżające, wyjaśnienie powstawania menisków.
5. Prawo Laplace’a i wzór Laplace’a.
6. Zjawiska: adsorpcji i włoskowatości.
7. Metody wyznaczania współczynnika napięcia powierzchniowego:
• metoda rozciągania błonki powierzchniowej
• metoda pęcherzykowa
• metoda odrywania
8. Niepewności pomiarowe – błąd bezwzględny, względny, metoda pochodnej logarytmicznej.
OPIS TEORETYCZNY:
Siły oddziaływania między cząsteczkami cieczy, definicja współczynnika napięcia powierzchniowego, wzór, jednostki, prawo i wzór Laplace’a, zjawisko włoskowatości, metoda pęcherzykowa wyznaczania współczynnika napięcia powierzchniowego.
NAPIĘCIE POWIERZCHNIOWE
Gdy wydmuchamy przez słomkę bańkę mydlaną i pozostawimy ją na słomce z nie uszczelnionym otworem, zauważymy, że bańka zmniejsza objętość - kurczy się. Ponieważ w tym wypadku ciśnienie powietrza wewnątrz i zewnątrz bańki jest jednakowe, powodem kurczenia się musi być siła dodatkowa. Siłę tę stanowi napięcie powierzchniowe. 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). Zrozumiałe jest więc znaczenie napięcia powierzchniowego w produkcji szkła. Podczas topienia masy szklanej zmniejszenie napięcia powierzchniowego ułatwia topienie, polepsza jednorodność masy i przyspiesza wydostawanie się z niej pęcherzyków gazów, czyli klarowania masy. Napięcie powierzchniowe stopionej masy szklanej odgrywa także poważną rolę w wytwarzaniu wyrobów. Decyduje ono o tworzeniu się odpowiednich kropli masy w zasilaczach automatów, umożliwia nawijanie masy na piszczel lub nabierak, a także rozciąganie masy w rurkę, pręt, drut, nitkę lub włókno. Jednakże duże stosunkowo napięcie powierzchniowe masy szklanej utrudnia formowanie kształtów o ostrych krawędziach, a także wyciskanie w niej wszelkiego rodzaju napisów, znaków lub deseni o wyraźnych zarysach. We wszystkich tych wypadkach duże napięcie powierzchniowe masy szklanej powoduje zaokrąglenie krawędzi kształtowanych wyrobów lub wytłoczeń. Za symbol napięcia powierzchniowego przyjęto grecką literę σ (sigma mała). Jednostkami miary napięcia powierzchniowego są: niuton na metr (N/m) w układzie SI lub dyna na centymetr (dyn/cm); 1 dyn/cm = 10-3N/m. |
Siły spójności - siły oddziaływania między cząsteczkami
cieczy.
Siły przylegania - siły oddziaływania między
cząsteczkami cieczy i cząsteczkami naczynia.
Menisk jest to powierzchnia rozdzielająca od siebie dwie
fazy płynne - gaz i ciecz lub dwie, niemieszające się z
sobą ciecze. Menisk przybiera kształt płaskiej
powierzchni, wycinka sfery lub hiperboloidy, lub też w
szczególnych przypadkach kombinacji wycinka sfery i
hiperboloidy.
Jeśli siły oddziaływania między cząsteczkami cieczy i
ścianek są większe od sił między cząsteczkami cieczy,
powierzchnia cieczy w pobliżu ścianek zakrzywia się w
górę, czyli ciecz ma menisk wklęsły i zwilża ścianki
naczynia (np. woda lub olej w naczyniu ze szkła).
Jeśli siły między cząsteczkami cieczy i ścianek są małe,
powierzchnia cieczy w pobliżu ścianek zakrzywia się w
dół wtedy ciecz tworzy menisk wypukły i nie zwilża
ścianek naczynia (np. rtęć w termometrze)