Теоретичні відомості. Метод визначення коефіцієнта поверхневого натягу рідин, що використовується в даній роботі, розробив академік Н

Метод визначення коефіцієнта поверхневого натягу рідин, що використовується в даній роботі, розробив академік Н. А. Ребіндер. В цьому методі використовується прилад Ребіндера (рис. 7.8.1), що складається з повітряного насоса 1, резервуара 2, ділильної лійки 3, трубки 4, похилого манометра 5, поворотних ручок 6, 9, капіляра 7.

Якщо в капілярі 7, кінець якого торкається до поверхні рідини 8, яку потрібно дослідити, тиск постійно зростає, то на кінці капіляра буде зростати повітряна бульбашка до тих пір, поки вона не буде виштовхана з капіляра. При цьому тиск, що перевищує атмосферний, в кінці капіляра зрівноважується тиском, що з'являється в бульбашці внаслідок поверхневого натягу досліджуваної рідини.

Додатковий тиск, зумовлений сферичною поверхнею бульбашки, знаходимо за формулою Лапласа:

, (1)

де a — коефіцієнт поверхневого натягу;

R — радіус сферичної поверхні бульбашки, що дорівнює радіусу капіляра.

Рис. 7.8.1.

У момент відриву бульбашки повітря тиск rgh, що вимірюється манометром, і тиск, що протидіє виштовхуванню бульбашки з капіляра, рівні між собою, тобто:

. (2)

Якщо радіус капіляра відомий, то прямим методом визначаємо коефіцієнт поверхневого натягу рідин при будь-якій температурі t°:

. (3)

Якщо радіус капіляра невідомий, то коефіцієнт поверхневого натягу можна обчислити непрямим методом. Для цього застосовують еталонну рідину, наприклад, дистильовану воду, коефіцієнт поверхневого натягу якої a₀ відомий. За допомогою похилого манометра вимірюють різницю тисків в момент відриву бульбашки від капіляра, що опушений у дистильовану воду. Тоді

. (4)

Звідки

(5)

або

, (6)

де стала приладу.

Знаючи числове значення сталої приладу для даного капіляра і даної манометричної рідини, визначимо коефіцієнт поверхневого натягу досліджуваної рідини через k, h₀ і h_x. Записавши формулу (6) для досліджуваної рідини

, (7)

одержимо кінцевий вираз для визначення коефіцієнта поверхневого натягу досліджуваної рідини:

. (8)