КАПИЛЛЯРНЫЙ МЕТОД

Явления смачивания и несмачивания являются причиной капиллярных явлений, которые имеют большую практическую значимость. Суть их приведена ниже.

Если узкую трубку (капилляр) с открытыми концами поместить одним концом в жидкость, то, вследствие явлений смачивания или несмачивания поверхность жидкости в капилляре становится искривленной, причем радиус кривизны сравним с радиусом капилляра. Из-за действия межмолекулярных сил искривленная поверхность жидкости будет оказывать на жидкость добавочное давление. Если жидкость смачивает поверхность капилляра, то поверхность ее будет вогнутой, а добавочное давление – отрицательным. Из-за разности давлений жидкость будет подниматься по капилляру до некоторой высоты h (рис. 5, а).

Добавочное давление под искривленной поверхностью жидкости определяется по формуле (10):

, (10)

где R – радиус кривизны поверхности жидкости.

Если жидкость в капилляре поднялась (или опустилась) до какого-то уровня и остановилась, значит, гидростатическое давление уравновешено добавочным давлением искривленной поверхности жидкости:

(11)

Как мы видим, высота поднятия жидкости в капилляре связана с коэффициентом поверхностного натяжения. Это позволяет определять α по высоте поднятия жидкости.

Для определения поверхностного натяжения погрузим стеклянный капилляр в воду и измерим высоту h, на которую вода поднимется в капилляре.

Можно с хорошей точностью считать, что вода полностью смачивает стекло. При этом краевой угол равен 0, а радиус кривизны поверхности жидкости равен радиусу капилляра r, который можно измерить с помощью микроскопа.

Следовательно,

(12)