1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zbadanie wpływu rodzaju i stężenia rozpuszczonej substancji na napicie powierzchniowe wody.

2. Wstęp teoretyczny

Napięcie powierzchniowe, w fizykochemii napięcie międzyfazowe panujące na granicy ośrodka gazowego i cieczy. Naturalna skłonność powierzchni do kurczenia się, spowodowana siłami wciągającymi cząsteczki powierzchniowe do wnętrza. Ilościowo napięcie powierzchniowe jest równe pracy potrzebnej do powiększenia powierzchni o 1 cm². W wyniku działania napięcia powierzchniowego wszędzie, gdzie powierzchnia jest zakrzywiona, ciśnienie po stronie wklęsłości jest większe niż po stronie wypukłości. Powoduje to podnoszenie się cieczy zwilżających ścianki w cienkich rurkach (kapilarne zjawiska).

Opis: Napięcie powierzchniowe: a) przyciąganie się cząsteczek na powierzchni wody,
b) woda, c) powietrze.

Kąt zwilżania, kąt przyścienny - kąt utworzony przez powierzchnię płaską ciała stałego i płaszczyznę styczną do powierzchni cieczy graniczącej z ciałem stałym lub do powierzchni rozdziału dwóch stykających się cieczy

gdzie:

γ-jest napięciem powierzchniowym na granicy faz,

a -indeksy oznaczają:

L - ciecz,

G - gaz lub druga ciecz,

S - ciało stałe.

Dla rosnącego kąta zwilżania kolejno: dobre zwilżanie, słabe, całkowity brak zwilżania

Empiryczną miarą zwilżania jest kąt zwilżania definiowany (w układzie ciało stałe - ciecz) jako utworzony pomiędzy płaszczyzną ciała stałego, na którym osadzono kroplę rozpuszczalnika, a powierzchnią styczną do kropli w punkcie jej zetknięcia z ciałem stałym.

3. Opis przebiegu ćwiczenia

Przygotowano roztwory (po około 20 ml) o stężeniach podanych przez prowadzącego. Podstawiono zlewkę pod wylot stalagmometru, tak aby jego koniec zanurzył się w cieczy. Zakryto palcem boczny wylot trójnika i obracając kółkiem zasysacza napełniono stalagmometr do poziomu powyżej górnego przewężenia. Otworzono wylot trójnika i obserwowano opadający menisk cieczy w stalagmometrze. Gdy menisk osiągnął poziom górnego przewężenia rozpoczęto liczenie kropel i zakończono je w momencie gdy menisk osiągnie poziom przewężenia dolnego. Każdy pomiar wykonano trzykrotnie, a wyniki czyli policzoną liczbę kropel dla danego roztworu zanotowano w tabelce.

4. Przykład obliczeń

Obliczono napięcie powierzchniowe roztworów korzystając z następującej zależności:

Napięcie powierzchniowe cieczy wzorcowej (wody) wyliczono w oparciu o następującą zależność;

i wyniosła d_w = 0,072482 [N/m]

Gęstość badanego roztworu NH₄Cl (nr 2) wyliczono w oparciu o wykres pomocniczy wykonany na podstawie danych z tablic dostępnych w laboratorium. Gęstość roztworu z detergentem (nr 1) z powodu braku danych przyjęto jako wartość założoną. Temperatura zmierzona w laboratorium wynosiła 20,7°C.

roztwór 1
c(mol/dm^3)	q(g/cm^3)
0,1872	1,0013
0,3755	1,0107
1,1404	1,0168
1,5294	1,0227
1,9227	1,0286
2,3203	1,0344
2,7219	1,0401
3,1275	1,0457
3,5369	1,0512
3,9505	1,0567
4,3678	1,0621

5. Wyniki

	roztwór 1				roztwór 2
L.p	stężenie 1	stężenie 2	stężenie 3	stężenie 4	stężenie 1	stężenie 2	stężenie 3	stężenie 4
dr	0,032616	0,033687	0,03664	0,037617	0,079257	0,076127	0,074644	0,073808
									dw	0,072482	0,072482	0,072482	0,072482	0,072482	0,072482	0,072482	0,072482
									nr	115,33	111,67	102,67	100,00	48,33	50,00	50,67	51,00
									nw	52	52	52	52	52	52	52	52
									qr	1	1	1	1	1,01836	1,01187	1,00538	1,00066
									qw	0,998056	0,998056	0,998056	0,998056	0,998056	0,998056	0,998056	0,998056

6. Wykresy

Wykres dla roztworu nr 1

Wykres dla roztworu nr 2

7. Wnioski

Na podstawie przeprowadzonego ćwiczenia oraz interpretacji otrzymanych wyników należy stwierdzić, że dodanie odpowiednich substancji do wody może zmniejszyć (roztwór nr 1) lub zwiększyć (roztwór nr 2) napięcie powierzchniowe wody. Dodatkowo odpowiednio zwiększając lub zmniejszając stężenie dodawanych substancji wpływamy na stopień zmiany napięcia powierzchniowego.

---