89873

Cel ćwiczenia: zapoznanie się z opisem oddziaływań międzycząsteczkowych, prostymi metodami pomiaru napięcia powierzchniowego cieczy i oceną dokładności tego pomiaru; Wyznaczenie współczynnika napięcia powierzchniowego dwóch cieczy metodą odrywania.

Zasada pomiaru

Do pomiaru napięcia powierzchniowego metodą odrywania przeważnie używa się płytek metalowych, które są dobrze zwilżane przez badaną ciecz. Pomiar polega na wyznaczeniu siły potrzebnej do oderwania płytki, o znanym obwodzie, od powierzchni cieczy. Ciężar płytki Q i siłę F potrzebną do oderwania płytki od cieczy można zmierzyć za pomocą odpowiednio skonstruowanej wagi. Siła F potrzebna do oderwania płytki od powierzchni cieczy jest równa sumie ciężaru płytki Qorazsiły pochodzącej od napięcia powierzchniowego Fn

F = Fn +Q

gdzie

Fn = 2o(l + d)cos y

W równaniu: o oznacza napięcie powierzchniowe, / - długość zanurzonej części płytki w momencie odrywania, d -grubość płytki, y - kąt między powierzchnią płytki i płaszczyzną styczną do powierzchni cieczy.

W przypadku cieczy zwilżającej płytkę, na skutek działania sił adhezji, cząsteczki cieczy przylegają do metalu i kąt y jest w przybliżeniu równy zeru, a cosy = 1. Mamy zatem

_ F-ę ’ 2(1 + d)

Jeżeli grubość płytki d jest mała w porównaniu z długością krawędzi l, to grubość płytki można pominąć. Stąd

F-0

Waga torsyjna działa na następującej zasadzie. Siła ciężkości ważonego ciała wytwarza pierwotny moment skręcający, który działa na jeden koniec pręta. Pokrętłem 7 należy obracać w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara do momentu, gdy ruchoma wskazówka 8 ustawi się dokładnie na czerwonej kresce 9 oznaczającej równowagę. Wytwarza się wtedy moment kompensacyjny (przeciwnie skierowany niż moment pierwotny), który działa na drugi koniec pręta. Jeżeli moment kompensacyjny będzie równy co do wielkości pierwotnemu momentowi siły, to środkowa część pręta, do której jest przymocowana wskazówka ruchoma, nie ulegnie skręceniu (wskazuje zero). Wtedy siła kompensacyjna, pochodząca od momentu sprężystości pręta (która jest różna dla różnych kątów skręcenia i wypisana na bębnie), będzie równała się sile ciężkości wytwarzającej pierwotny moment siły.