Лабораториялық жұмыс. Сұйықтың толық беттік энергиясын анықтау

Сұйықтың толық беттік энергиясын анықтау

Жұмыстың мақсаты: беттік (фазааралық) керілуді өлшеу, таза сұйықтағы беттік керілудің температураға тәуелділігін анықтау, толық беттік энергияны және қараушыларды есептеу.

Аспаптар мен ыдыстар: Беттік керілуді анықтайтын аспап.

Реактивтер: Қалыпты (су) және зерттелетін сұйықтар.

Жұмыстың орындалу реті. Беттік керілуді сақинаның үзіліп бөлінуіне суйеніп анықтау әдісі сұйық бетінде жатқан сым сақинасын үзіп алу үшін жұмсалатын күшті өлшуге негізделегн.мұндай әдістегі басты шарт - сым сақинаны күшпен тартқанда, оған жұғысқан сұйық әуелі сақинамен бірге көтеріліп барып үзіледі. Демек, алғашқыдағы көтерілген сұйық биіктігі немесе бағанасы және оның төменге тартылу күші, сақинаны көтеруге жұмсалған күшке тең.Ал сұйықтың бірден үзіліп қалуына, оның беттік керілу күші кедергі болады. Сыртқы күштің мәні беттік керілу күшіне теңеліп, тепе-теңдікке жеткен мезетте, сұйық бағанасы бұзылады да сақина сұйық бетінен үзіледі. Осындағы күш сұйықтың беттік керілуімен және сым сақинасыны өлшемімен анықталады:

F=2πσ_c-rR` +2πσ<sub>c-r</sub>(R`+2r)=4πσ_c-rR (1)

Мұндағы R`- сақинаның ішкі радиусы, R-сақинаның орташа радиусы, r-сақина әзірленген сымның радиусы және ол сақина радиусынан әлденеше есе кіші.

Егер сақинамен бірге дұрыс пішінде сұйық цилиндрі көтерілетін болса, онда жоғарыдағы (1) теңдеу орындалады.алайда көтерілетін сұйық күрделі болып келеді.Гаркинс зерттеуі бойынша,R³:V екен. Сақина радиусы қима радиусының қатынасына тәуелді. Осыларды ескерсек, β-реттеуші коэфицент.

F=4 πσ_c-rR β (2)

Бұдан, сұйықтың беттік керілуі, сақинаның сұйықтан үзіліп кеткендегі берілетін күшке пропорционал, яғни

σ_c-r = RF (3)

Алғашқыда мәні едәуір күшті F өте сезімтал торзионды таразымен өлшейді.

1-сурет. Торзионды таразы:

1-тіреуіш винттер; 2-ілгіш; 3-табақша; 4-аррентир;

5-иің; 6,7-стрелка; 8-риек(тілшік); 9-винт; 10-шкала

Оның негізгі бөлігі ілгекке ілінген платина, иін зерттелетін сұйық бетінен сым сақинаны үзу күші тетігі бұрау арқылы орындалады.Көрсеткіш тілше көмегімен таразыдағы шкала ойынша F мәнін анықтайды. Суреттегі 1-тақтайшаны көтеріп немесе төмендетуге арналған бұранда және 2,5 айналдыратын тетіктер, көрсеткіш тілше, шкала, ілгек, өлшейтін сақина, табақша, жылхжымалы тақтайша, реттеуіш. Өлшеу алдында таразы қондырғыларын деңгей бойынша тексеріп алады. Сақинаны хромды қоспамен мұқият жуып, таза сумен бірнеше рет шайып, су сорғыш немесе сүзгіш қағазбен сүртіп, кептіреді. Осылайша дайындалған сақина торизондық таразының ілгішіне ілінеді. Табақшаға зерттелетін сұйықты 5-7 мм деңгейге дейін құяды да оны жылжымалы тақтайшаға орналастырады. Осы тұста сақина табақшаға жанаспауы керек,әрине, ол үшін бұранда көмегімен тақтайшаны төмендетсе болғаны. Таразы реттеуішін, бұрап босатып, тетікті айналдыра отырып, сол жақтағы қозғалыссыз тілшені нөлдік бөлікке қояды. Төменгі бұранданы бұрап,сұйықты табақша орналасқан жылжымалы тақтайшаны жоғары көтеріп, сұйықтың беткі қабатын сақинамен жанастырады. Бұранданы кері бұрай отырып жылжымалы тақтайшаны оң жақтағы қозғалмалы тілше, шкаланың сызығына жеткенше төмендетеді. Бұл таразының жұмысшы жағдайы.

Сол жақтағы тетікті өзіңнен айналдыра бұрап, көрсеткіш тілдің сұйық бетінен сақина үзілген сәтіндегі жағдайын тіркейді.

Әрбір сұйықтар мен ерітінділер үшін үш реттен өлшеп, олардағы күш F мәнінің орташасын алады.Беттік керілуді теңдеу бойынша есептейді. Көбейткіш β мәнін беттік керілуді белгілі болатын қалыпты сұйықтан сақинаның үзілгендегі күшін өлшеу кезіндегі алынған мәліметтер бойынша табады.

Зерттелетін сұйықтың беттік керілуін бірнеше температуралық мәнде өлшейді және осындағы зерттелетін сұйықты, температура аралығын және беттік керілуді σ_c-r анықтау әдістемесін оқытушы нұсқайды.Өлшеу алдында әрбір температуралық мән үшін, сұйықтың температурасын термостатта тұрақтандырады.

Өлшеу нәтижесі бойынша σ_c-r = f(т) тәуелділігі бойынша сызба тұрғызып, ондағы алынатын түзудің еңкіштік бұрышының тангенісі бойынша температуралық коэффиценттің dσ=dT мәнін табады. Әрбір температура үшін, және теңдеулер бойынша U_S және q_s есептейді де сұйықтағы беткі қабаттың термодинамикалық өлшемдеріне тигізер температураның ықпалы жайлы тұжырымдайды.

Сұйықтың толық беттік энергиясын есептеу үшін қажетті тәжірибелік және есептеулік деректер

№ 1кесте

Бақылау сұрақтары:

1. Коллоидты химия қандай беттік құбылыстарды зерттейді?

2. Беттік керілу дегеніміз не және ол қандай бірлікте өлшенеді?

3. Беткі қабатты түзетін сұйық табиғатынан, зат табиғатына беттік керілу қандай тәуелділікте болады?Олардағы молекулалық әрекеттесу қалай болады?

4. Сұйық және қатты денелердің беттік керілуін анықтау үшін қандай әдістер қолданылады?

5. Қалай және неліктен беттік керілу температураға тәуелді?

6. Толық беттік энергияны қандай теңдеумен есептейді?мұндай есептеулер үшін қандай деректер қажет?

7. Температура беттің түзілу жылуы мен энтропиясына және бірікпеген (ассоцияцияланбаған) сұйықтардың толық беттік энергиясына қалай ықпал етеді?