Жидкости методом счета капель
Метод счета капель является самым простым способом измерения поверхностного натяжения с технической точки зрения. Метод основан на предположении, что масса капли, отрывающейся под действием силы тяжести от конца пипетки капилляра, пропорциональна поверхностному натяжению на границе «капилляр - окружающая среда».
(20)
где а – постоянная прибора, пропорциональная радиусу капилляра;
для радиуса капилляра 1,41 мм а=1320 Н/кг;
r - радиус капилляра, м.
rн – плотность исследуемой жидкости (справочные данные);
(21)
где Nн – число капель жидкости;
Vн – объем вытекаемой жидкости.
В международной системе единиц поверхностное натяжение измеряется в Дж/м2 или мН/м.
Расчеты по формуле (20) предполагают два этапа исследований. На первом этапе определяется радиус пипетки R по стандартному раствору. На втором этапе производится измерение поверхностного натяжения исследуемой пробы с помощью пипетки, называемой сталагмометром.
Прибор состоит из стеклянной градуированной трубки (бюретки) и медицинской груши, соединенных между собой резиновой трубкой. Груша помещена в металлический стакан, который снабжен винтом в боковой стенке. Поступательное движение винта вызывает деформацию груши, а значит, вызывает изменение давления во всей пневматической системе. К концу трубки прикреплен специальный стеклянный наконечник, который формирует каплю. Наконечник должен обязательно иметь острые края и быть тщательно отшлифованным. Важным в данном методе является процесс формирования отдельной капли. Формировать каплю быстро недопустимо, так как результат последующего измерения будет недостоверен из-за того, что сила инерции поступающей жидкости оторвет каплю раньше времени. Медленно же формировать каплю не рационально. Обычно поступают следующим образом: каплю формируют быстро, но на последней стадии формирования, (до отрыва от пипетки) замедляют процесс. Капля должна оторваться при очень медленном поступлении жидкости.
Выпущенный из бюретки объем жидкости определяется по делениям, нанесенным на бюретке, а плотность – нефтеденсиметром (ареометром).
Константы пипеток наклеены на стаканчиках приборов и определяются при помощи жидкостей с уже известными значениями поверхностного натяжением и плотности.
Прибор работает следующим образом:
- винт металлического стакана закручивается на определенную глубину;
- конец трубки опускается в стакан с исследуемой жидкостью;
- откручивается винт, что вызывает заполнение трубки жидкостью;
- стакан с жидкостью убирается и, закручиванием винта, формируются капли.
Рисунок 15 – Прибор для определения поверхностного натяжения
методом счета капель
Таблица 15 – Результаты исследований
| № п/п | Число капель, N | Объем вытекаемой жидкости, Vк.н., м3 | Поверхностное натяжение σ, Н/м |
| Нефть | |||
| Дизельное топливо | |||
Вопросы для самопроверки
1 Что такое поверхностное натяжение жидкости? Формула его определения, размерность.
2 Сущность метода счета капель.
3 Методика определения поверхностного натяжения на приборе сталагмометре.