Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости

1 Заполнить автоклав исследуемой жидкостью до уровня на 3 - 5 мм выше уровня h₅ нижнего торца капилляра (дроссель №2) как показано на рисунке 8.1. Штуцеры №1 и №3 закрывают пробками. Верхний конец мерной трубки открыт.

2 Через штуцер дросселя №0 с помощью резиновой груши медленно откачивать воздух до тех пор, пока из капилляра в жидкость не начнут выделяться пузырьки воздуха. Этот момент определяют по движению уровня жидкости в мерной трубке: в начале откачки воздуха уровень опускается, а при выделении пузырьков уровень стабилизируется. Определив координату h этого стабилизированного уровня, находят избыточное давление в пузырьке:

ΔP=ρg(h₅-h),

где – ρ плотность жидкости, g - ускорение свободного падения, h₅ - координата нижнего торца капилляра (h₅ = 97 мм).

3 По формуле (8.5) определить коэффициент поверхностного натяжения σ жидкости при данной температуре. Для жидкости, смачивающей цилиндр (вода, спирт), d - внутренний диаметр капилляра, равный d =0,533 мм, для несмачивающей жидкости - внешний диаметр капилляра.

4 Нагревая автоклав, определить зависимость коэффициента поверхностного натяжения от температуры. Для нагрева автоклава ручкой «НАГРЕВ» установить напряжение питания нагревателя порядка 10 В. Это значение считывается с цифрового индикатора ИСТ-2 при нажатой кнопке «U_H». Ручкой «ТЕМПЕР» установить необходимое значение температуры.

a. Рекомендуемые значения температуры приведены в таблице 1. Значение температуры считывается с индикатора ИСТ-2 при нажатой кнопке «T₁».

b. После включения тумблера «НАГР» (тумблер поднят вверх) начинается нагрев автоклава.

5 Построить график зависимости σ(Т).

6 Результаты экспериментов представить в виде таблицы 8.1.

Таблица 8.1

d =0,553 мм. h₅=97 мм. ρ=1,00 г/см³

Контрольные вопросы

1 Что называют коэффициентом поверхностного натяжения? В каких единицах он измеряется?

2 Свободная энергия жидкости.

3 Поверхностно-активные вещества. Их роль в поверхностном натяжении жидкостей.

4 Объясните идею метода Кантора-Ребиндера.

5 Зависимость коэффициента поверхностного натяжения от температуры.

Литература, рекомендуемая для изучения темы

1. Савельев, И. В. Курс общей физики: в 3 т.: учеб. пособие / И. В. Савельев. - М.: Наука, 1987. - Т.1: Механика. Молекулярная физика. - 352с

2. Сивухин, Д. В. Общий курс физики: в 5 т.: учеб. пособие для вузов / Д. В. Сивухин. - М. : Физматлит, 2003.Т. 2 : Термодинамика и молекулярная физика. - 576 с.

3. Матвеев, А. Н. Молекулярная физика: учеб. пособие для вузов / А. Н. Матвеев .- 3-е изд. - Москва : Оникс: Мир и образование, 2006. - 360 с. : ил.. - (Классический университетский учебник) - ISBN 5-488-00283-9. - ISBN 5-94666-247-3.

4. Кикоин, И. К. Молекулярная физика = Molecular Physics / И. К. Кикоин, А. К. Кикоин .- 4-е изд., стер. - Санкт Петербург: Лань, 2008. - 480 с. - ISBN 978-5-8114-0737-8.