ФИТР БНТУ – Портал Студентов

Измерение поверхностного натяжения жидкостей методом отрыва

Учебно-методическое пособие к лабораторной работе

1. Физика поверхностного натяжения и смачивания

введение

1. Поверхностная энергия
2. Поверхностное натяжение
3. Давление под искривленной поверхностью. Капиллярные явления
4. Влияние искривленности поверхности на давление насыщенного пара
5. Роль поверхностного натяжения в фазовых переходах (образование зародышей).

Капиллярная конденсация. Кристаллизация

6. Поверхностные свойства воды
7. Смачивание
8. Равновесный краевой угол
9. Смачивание реальных твердых тел. Гистерезис смачивания
10. Влияние шероховатости
11. Управление поверхностным натяжением и смачиванием с помощью поверхностно – активных веществ
12. Капиллярный неразрушающий контроль
13. Ультразвуковой капиллярный эффект
14. Моющее действие жидкостей
15. Методы определения поверхностного натяжения
16. 1. Метод капиллярного поднятия
17. 2. Метод максимального давления в пузырьках
18. 3. Метод взвешивания капель
19. 4. Методы “отрыва”

а) Метод отрыва кольца

b) Метод пластинки Вильгельми

15. 5. Методы, основанные на определении формы висящих и сидящих капель или пузырьков
16. Измерение краевого угла

2. Теория отрыва тонкостенного цилиндра
3. Физическая картина отрыва длинной прямоугольной пластинки
4. Основные выводы из теории
5. Количественное решение задачи

а) широкая пластинка

       b) узкая пластинка

c) очень узкая пластинка

4. Численные оценки
5. Оценка влияния кривизны  поверхности цилиндра на максимальную

высоту столба жидкости

6. Методы измерения коэффициента σ, вытекающие из теории отрыва тонкостенного цилиндра

а) метод измерения силы

       b) метод измерения максимальной высоты столба жидкости

Литература

Предисловие

       Физические свойства поверхностей жидкостей, на которые мы обращаем мало в обыденной жизни, играют большую роль как в природе, так и в технике и в технологии. Все проявление этих свойств можно разделить на два вида: на явления, связанные со смачиванием и на капиллярные явления.

       При описании этих явлений используются два основных понятия: коэффициент поверхностного натяжения и угол смачивания (или контактный угол). Физика этих явлений, их проявление и использование, а также основные методы измерения коэффициента поверхностного натяжения жидкостей и угла смачивания описаны в приложении 1 данного пособия.

В приложении 2 пособия подробно рассмотрен один из методов измерения коэффициента поверхностного натяжения на границе жидкость-воздух  – метод отрыва. Этим методом Вы будете пользоваться в данной лабораторной работе при измерении коэффициента поверхностного натяжения воды и растворов на ее основе.

В данной лабораторной работе измерения Вы будете проводить, используя отрыв проволочного кольца или отрыв тонкостенного цилиндра.

Следует отметить, что теория отрыва проволочного кольца очень сложна, и здесь трудно провести аналитические расчеты и получить формулы, позволяющие оценивать коэффициент поверхностного натяжения жидкостей с малой относительной погрешностью (хотя бы несколько процентов). Но ввиду высокой чувствительности этого метода, им достаточно просто проводить относительные измерения, т.е. получать результаты, используя жидкости с известными значениями коэффициента поверхностного натяжения (эталоны) для калибровки измерительного прибора.

Более проста теория отрыва тонкостенного цилиндра. На ее основе удается получить аналитические соотношения, позволяющие проводить абсолютные измерения, т.е. измерения, не требующие калибровки по известным эталонам.

Излагаемый здесь метод измерения коэффициента поверхностного натяжения путем измерения максимальной высоты столба жидкости, поднимаемой тонкостенным цилиндром, является оригинальным. Он был предложен одним из авторов данного пособия. Вы будете первыми исследователями, использующими этот метод.

учебно-методическое пособие