Опис приладів та методу вимірювань

Існує ряд експериментальних методів визначення коефіцієнта поверхневого натягу рідини. Найбільш простий з них – це метод відриву крапель. Далі теоретично обґрунтуємо його. При порівняно невеликій швидкості витікання рідин з вузької трубки утворюються краплі майже сферичної форми. Крапля зростає в розмірі і відривається тоді, коли її вага дорівнює силі поверхневого натягу. Перед відривом краплі виникає "нитка", по якій і відбувається розрив (див. рис. 190.1); тоді справедлива наступна рівність

2πrσ = P, звідки

де Р – вага краплі, r – її радіус, σ – коефіцієнт поверхневого натягу.

Вагу краплі можна виміряти, але вимірювання радіуса краплі пов'язане з деякими труднощами.

Відносний спосіб вимірювання σ дозволяє не вимірювати безпосередньо радіус краплі. Він полягає у порівнянні відомого значення коефіцієнта поверхневого натягу рідини із невідомим. Тоді можна записати для еталонної рідини (дистильована вода) 2πRσ_е = Р_е; для невідомої рідини 2πRσ = Р (де Р_е, Р – вага краплі відповідно еталонної і досліджуваної рідин), звідки

(190.2)

Щоб не визначати вагу краплі, замінюють у цій формулі вагу краплі Р її значенням через об'єм, визначений за шкалою бюретки V, густину рідини ρ і кількість крапель.

Тобто:

· для досліджуваної рідини

;

· для еталонної

;

де m, m_е – маса крапель; – об'єм крапель; g – прискорення вільного падіння; ρ -густина рідини.

Підставимо значення Р та Р_е в формулу (190.2) і одержимо формулу для обчислювання коефіцієнта поверхневого натягу досліджуваної рідини:

(190.3)

де s_e – коефіцієнт поверхневого натягу еталонної рідини;

n_e – кількість крапель еталонної рідини;

r_e – густина еталонної рідини;

n – кількість крапель досліджуваної рідини;

r – густина досліджуваної рідини.

За еталонну рідину рекомендують брати дистильовану воду.

Прилад для визначення коефіцієнта поверхневого натягу складається з бюретки 1, закріпленої на штативі 2. Рідину, що витікає з бюретки, збирають у скляні хімічні стакани 3.