КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
А. ЛАБОРАТОРНОЕ ИЗМЕРЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ НА ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА ЖИДКОСТИ МЕТОДОМ СЧЕТА КАПЕЛЬПоверхностно - активные вещества концентрируются на границе раздела фаз неравномерно: в первый период интенсивнее, а затем медленнее, на границе раздела нефть-вода главным образом в течение первой минуты. Таким образом, для измерения s в условиях, близких к статистическим, продолжительность образования капли до ее отрыва должна составлять не меньше 1 минуты. В соответствии с определением, поверхностным натяжением называется работа , которую необходимо затратить для образования единицы новой поверхности раздела фаз в изотермическом процессе при постоянном внешнем давлении и при постоянстве химических потенциалов: [Дж] (1) Здесь dS – площадь поверхности; - коэффициент поверхностного натяжения. Схематично процесс отрыва капли воды, истекающей из отверстия в пространство, заполненное нефтью, изображен на рис.1.
FA H2 O
FT FZ нефть Рис. 1. Схематичное изображение метода определения поверхностного натяжения капли воды в нефти Физическая основа метода: В момент отрыва капли от капилляра на нее действует сила: FZ+FT=FA (2.) Здесь FZ – проекция сил поверхностного натяжения капли на ось Y; FA - сила Архимеда; FT - силы тяжести. Тогда FZ=FA-FT (3) Из уравнения (1) FZ= a*s (4) Cила Архимеда есть FA=rВ*g*V (5) где rВ - плотность воды; g – ускорение свободного падения; V - объем одной капли. Сила тяжести FТ=rК*g*V (6) где rК – плотность капли. Используя уравнения (3)-(6), запишем: a*s=V*(rВ-rК) *g (7) Тогда (2.4.8) Полученная формула лежит в основе определения коэффициента поверхностного натяжения с помощью специального прибора –сталагмометра (рис. 2). В капилляр и датчик набирают жидкость (например нефть и нефтепродукт), другая жидкость (обычно вода) наливается в небольшой стакан. Капилляр опускают в воду и датчиком выдавливают несколько капель. По делениям микрометрического винта определяют объем выделившейся жидкости U вытекшей жидкости. Значение объема подставим в уравнение (8), тогда:
, (9.) где n - количество выделившихся капель.
|