wymagania0 bmp

Rysunek 2.18

Rozkład sił działających na ciecz znajdującą się w kapilarze

Działające siły możemy przedstawić za pomocą równań Fj=%?hdg    (2.115)

F_g=f- cosa=: 27tracosa    (2.116)

Ponieważ siły te równoważą się, mamy

2%r<ycosa = K^hdg    (2.117)

Po przekształceniu otrzymujemy

(2.118)

W celu obliczenia wysokości słupa cieczy w kapilarze korzystamy z równania

. 2ccosa

^h=~W

(2.119)

Z ostatniego wzoru wynika kilka wniosków:

•    gdy a = 90°, to h = 0; w kapilarze powierzchnia cieczy nie podnosi się, ani się nie obniża,

•    gdy a jest mniejsze od 90°, to cosa jest większy od zera i powierzchnia cieczy w kapilarze podnosi się,

•    gdy a jest większe od 90°, to wartość cosinusa jest mniejsza od zera i powierzchnia cieczy w kapilarze obniża się w porównaniu z powierzchnią cieczy poza kapilarą.

TABELA 2.1. Zależność kąta zwilżania od rodzaju granicy faz

Fazy graniczne	Kąt zwilżania n
Woda - szkło czyste	0
Woda - parafina	107
Woda - srebro	90
Etanol - szkło czyste	0
Rtęć - szkło czyste	140

W tabeli 2.1 podano kąty zwilżania dla niektórych powierzchni faz ciecz-substancja stała.

2.2.2.5.2. Metoda odrywania pierścienia

Pomiar polega na tym, że mały pierścień, wykonany z platyny lub irydu, dobrze odtłuszczony, odpowiednio zawieszony na bardzo czułej wadze, zanurzamy pod powierzchnię cieczy, a następnie powoli podnosimy do góry.

Pierścień nie przerywa początkowo powierzchni cieczy, lecz ciągnie za sobą cienką cylindryczną warstewkę cieczy o podwójnej powierzchni zewnętrznej i wewnętrznej (rys. 2.19).

Na obwodzie płaszczyzny oderwania pierścienia działa skierowana do dołu siła napięcia powierzchniowego

Fi = 2- 2kiO    (2.120)

Rysunek 2.19

Metoda odrywania pierścienia

Silę tę równoważymy silą zewnętrzną ciągnącą pierścień do góry. Powoli zwiększamy silę zewnętrzną, aż do przerwania warstewki cieczy. Jeżeli zanotujemy silę zewnętrzną F₂ w chwili zerwania cieczy, to wtedy Fi = F₂.

Bardzo precyzyjne wagi służące do pomiaru siły F₂, a tym samym Fi noszą nazwę wag skręceń lub torsyjnych.

2.2.2.5.3. Metoda stalagmometryczna

Gdy ciecz wypływa powoli z pionowej rurki, tworzą się u jej końca krople. Kropla znajduje się pod działaniem dwóch sil: siły ciężkości P i siły przeciwnie skierowanej - siły napięcia powierzchniowego F, działającej na obwodzie wewnętrznym kapilary r. Mamy więc

P = vgd    (2.121)

oraz

F = 2ltrc    (2.122)

gdzie:

v - objętość kropli, d - gęstość cieczy, g - przyspieszenie ziemskie.

Stwierdzono doświadczalnie, że

P = Ff

(2.123)

gdzie:/-jest funkcją promienia kapilary, objętości kropli i konstrukcji stalagmome-tru (rys. 2.20).

Ze wzorów (2.121), (2.122) i (2.123) otrzymujemy, że

(2.124)

o = -^ 2ltrf

Jeżeli ze stalagmometru wycieka objętość cieczy V w postaci n kropel o objętości v, to

v = -    (2.125)

Vgd

nlnrf

(2.126)