IMG16 (8)

chwili, gdy słup cieczy o wysokości h zostanie zrównoważony siłą napięcia powierzchniowego a działającego na obwodzie 2 • n • r (ryc. 68). Oznaczając przez d gęstość cieczy, a przez g przyspieszenie grawitacyjne, otrzymamy pozostawiając bez zmiany symbole wielkości użytych poprzednio

2 • n■ • r a = r^{1 2} • 71 • // • d • g

skąd

(53)

r • h • d • g ~2

Przykład. Czterochlorek węgla wznosi się w rurce kapilarnej o średnicy 0,04 cm na wysokość 1,7 cm w temperaturze 20°. Znaleźć napięcie powierzchniowe CCI₄. jeżeli jego gęstość w podanej temperaturze wynosi 1,594 g/cm³.

a

0.04- 1,7* 1,594 * 981

2-2

- = 26,58 dyn/cm

2.1.3.2.2. Metoda stalagmometryczna. Ta najczęściej stosowana metoda pomiaru napięcia powierzchniowego polega na wykorzystaniu zależności pomiędzy ciężarem kropli, która tworzy się w czasie powolnego wyciekania cieczy z rurki kapilarnej, a napięciem powierzchniowym tej cieczy. Przyrząd służący do pomiaru napięcia powierzchniowego tą metodą nosi nazwę stalagmometru. Stanowi go rurka szklana wydęta w swej środkowej części w bańkę o pojemności kilku mililitrów i zeszlifowana płasko na końcu kapilarnego przewężenia (ryc. 69). Jeżeli ciecz wypływa przez otwór s, to tworzy kroplę, która urywa się wówczas, gdy ciężar jej przezwycięży napięcie powierzchniowe. Uznając wprost proporcjonalną zależność pomiędzy napięciem powierzchniowym a a ciężarem kropli Q, będziemy mieli dla dwóch różnych cieczy zależność z której wynika, że stosunek napięć powierzchniowych, obydwu cieczy jest równy stosunkowi ciężarów ich kropel. Jeżeli objętość między poziomami A i B zbiorniczka oznaczymy przez V, gęstość jednej cieczy przez d_l9 a drugiej przez <4, ilości kropel tych cieczy wyciekających w czasie wypływu z objętości V przez n_Y i n₂, a przyspieszenie ziemskie przez g, wówczas z równania

2i

°2

otrzymamy po uproszczeniu

Przykład. Mierząc napięcie powierzchniowe 4 • 10~⁴ molowego roztworu siarczanu atropiny zalkalizowanego do pH = 12 stwierdzono, że liczba kropel wody wypływających z kapilary stalagmometru jest równa 46, podczas gdy liczba kropel badanego roztworu 59. Obliczyć napięcie powierzchniowe tego roztworu w podanych warunkach przyjmując, że jego gęstość jest równa gęstości wody

= 0,788 2? 0,79

ffH_to 59

a_x = 72,8 • 0,79 = 57,51 dyn/cm

Ryc. 70. Pomiar napięcia powierzchniowego metodą pęcherzykową

2.1.3.2.3. Metoda pęcherzykowa. Metoda ta polega na wykorzystaniu proporcjonalności pomiędzy wielkością napięcia powierzchniowego na granicy faz ciecz—gaz lub ciecz₁—cieczg a ciśnieniem potrzebnym do wyciśnięcia z kapilary zanurzonej w cieczy pęcherzyka powietrza lub kropli jednej cieczy do drugiej. Aparat służący do pomiarów napięcia powierzchniowego tą metodą przedstawia rycina 70. Wytwarzając w naczyńku A podciśnienie przez wypuszczanie wody z lejka rozdzielczego B powodujemy, że przy pewnej wartości ciśnienia p mierzonego manometrem A/, z kapilary urwie się pęcherzyk powietrza, względnie w przypadku gdy naczyńko napełnione jest dwiema nie mieszającymi się ze sobą cieczami —'zostanie wyciśnięta kropla cieczy⁴. Wartość ciśnienia p przy którym efekt ten wy-stąpi, jest wprost proporcjonalna do napięcia powierzchniowego a odwrotnie proporcjonalna do promienia kapilary.

/> = —    (55)

r

skąd

o =    (56)

Napełniając naczyńko cieczą o znanym napięciu powierzchniowym, np. wodą, można wyznaczyć ciśnienie p potrzebne do oderwania pęcherzyka powietrza w opisanych wyżej warunkach. W tym przypadku będziemy mieli

aQ =

r-Po

2

(57)

Dzieląc równanie (56) przez (57) otrzymujemy

H gag

<*o Po

skąd

a = a_a—    (58)

_•    Jo

⁴ Przy pomiarach należy uwzględnić poprawkę na ciśnienie hydrostatyczne słupka cieczy h, wynikłe z zanurzenia kapilary w badanej cieczy.

117

1

obliczymy napięcie powierzchniowe jednej cieczy, jeżeli znamy napięcie powierz

2

chniowe drugiej oraz pozostałe parametry.