Метод отрыва кольца от жидкости

Усилие Р, необходимое для отрыва проволочного кольца от поверхности жидкости, зависит от поверхностного натяжения жидкости, радиуса кольца R и т. д. Измерив это усилие, например, с помощью торсионных весов, можно определить поверхностное натяжение. Его вычисляют по уравнению.

где/— поправочный коэффициент, приводимый в специальных таблицах.

Рис. 1.6. Схема прибора для измерения поверхностного натяжения жидкостей методом капиллярного поднятия:

1 — капилляр; 2 — широкая трубка.

Метод наибольшего давления в пузырьке.

Основан на измерении давления, при котором происходит, отрыв пузырька газа (воздуха), выдуваемого в жидкость через капилляр. Силы поверхностного натяжения препятствуют образованию пузырька (при этом создается новая поверхность раздела фаз «жидкость — газ»). При медленном продавливании пузырька из капилляра в жидкость в нем возникает избыточное внутреннее давление, которое определяется поверхностным натяжением жидкости и кривизной поверхности пузырька. В момент отрыва пузырька от кончика капилляра внутреннее давление максимально и пропорционально а.

Рис. 1.7. Схема прибора Ребиндера для измерения поверхностного натяжения методом максимального давления в пузырьке газа:

1 — капилляр; 2 — аспиратор; 3 — манометр Измерения проводят на приборе Ребиндера (рис. 1.7). Кончик капилляра погружают в жидкость так, чтобы он лишь касался жидкости и приподнимал мениск вверх на 1—2 мм. При таком условии поправкой на гидростатическое давление при образовании пузырьков можно пренебречь.

Ребиндер Петр Александрович — советский физико-химик, академик РАН. Родился в Петербурге в 1898 г. В 1924 г. окончил математическое отделение физико-математического факультета МГУ. При выполнении дипломной работы «К термодинамике и физикохимии поверхностных явлений» для измерения поверхностного натяжения жидкостей впервые применил построенный им простой прибор (прибор Ребиндера), нашедший далее широкое распространение. С 1935 г. работал заведующим отделом Института физической химии РАН, с 1942 г. — профессор, заведующий кафедрой коллоидной химии МГУ. В 1944—1948 гг. работал нештатным профессором Московского технологического института пищевой промышленности (ныне МГУПП).

Работы посвящены физикохимии дисперсных систем и поверхностных явлений. В 1928 г. открыл явление понижения прочности твердых тел вследствие адсорбции ПАВ (эффект Ребиндера). Обнаружил электрокапиллярный эффект пластифицирования металлических монокристаллов в процессе ползучести при поляризации их поверхности в растворах-электролитах. Выявил основные закономерности образования и стабилизации пен и эмульсий. Изучал образование и строение мицелл коллоидных ПАВ. Создал новую область науки — физико-химическую механику и т. д. Умер в 1972 г.

Измеряют давление h₀, необходимое для выдавливания пузырька газа в жидкость с известным поверхностным натяжением а₀ (обычно воды), а затем — h в исследуемой жидкости, о рассчитывают из соотношения.

Сталагмометрический метод (метод взвешивания капель). Масса капли жидкости, вытекающей из капилляра, определяется интенсивностью сил поверхностного натяжения: чем больше а, тем большую по размерам каплю они способны удерживать (рис. 1.8).

Сосчитав сначала число капель п₀ жидкости, поверхностное натяжение а₀ и плотность р₀ которой хорошо известны (обычно воды), а затем — число капель п исследуемой жидкости, вытекающей из того же объема, определяют искомое поверхностное натяжение исследуемой жидкости о по уравнению.

где р — плотность исследуемой жидкости. Начинают считать капли при прохождении жидкостью верхней отметки (2) и заканчивают — при достижении нижней (3).

Рис. 1.8. Схема сталагмометра:

1 — капилляр; 2 — верхняя метка; 3 — нижняя метка.