1.2Методика выполнении задания Экспериментальная установка Описание и функционирование

Сосуд 1 с исследуемой жидкостью 2 расположен в термостате с прозрачными стенками 3 и соединен с водоструйным насосом 4 и мик­романометром с наклонной трубкой 5. Через пробку, которой закры­вают сосуд 1, пропущена трубка 6, закачивающаяся капилярным кон­чиком. Капилярный кончик трубки должен касаться поверхности жид­кости, слегка приподнимая ее в месте касания. Сосуд 1 имеет два пат­рубка 7 для заполнения сосуда исследуемой жидкостью и 8 для при­соединения к системе разрежения. Изменение температуры термостатирования осуществляется при помощи электроплитки 9 или электро­нагревателя 10. Контроль температуры в термостате проводится тех­ническим термометром 11. В процессе функционирования установки все ее элементы могут быть изолированы друг от друга при помощи кранов 12 и 13.

При истечении жидкости (вода) из емкости 4 водяного насоса в сосуде 1 над поверхностью исследуемой жидкости устанавливается некоторое сниженное давление. Разность между пониженным давле­ниемнад поверхностью исследуемой жидкости и атмосферным давле­ние втрубке 6 с капилярным кончиком провоцирует образование на капилярном кончике под поверхностью исследуемой жидкости пу­зырька воздуха. При некотором пониженном давлении р в сосуде 1, значение которого определяется микроманометром, происходит срыв пузырька воздуха с капилярного кончика и всплывание его на поверх­ность. Всплывание пузырька на поверхность сопровождается преодолеванием поверхностного натяжения.

Между давлением р, при котором образуются и всплывают пу­зырьки, радиусом капилярного кончика трубки rи поверхностным натяжением𝜎существует зависимость

𝜎=p(r/2) (6)

Таким образом, при конкретном постоянном радиусе rповерхно­стно натяжение прямо пропорциональноp, т.е.

𝜎=Ap (7)

где А – постоянная

Пусть для некоторой контрольной жидкости, например дистилли­рованной воды поверхностное натяжение 𝜎₀ известно. Этому извест­ному значению поверхностного натяжения соответствует давление p₀, при котором образуются пузырьки в лабораторной установке. Тогда согласно уравнению (7)

𝜎₀=Ap₀ (8)

Заменяя контрольную жидкость другой жидкостью, поверхност­ное натяжение которой необходимо определить, и фиксируя при этом случившееся давление пузырьков р_хдля этой жидкости получим иско­мое поверхностное натяжение𝜎_хкак

𝜎_x=Ap_x (9)

Деление этих двух уравнений (8) и (9) друг на друга приводит к формуле, по которой можно найти неизвестную величину поверхност­ного натяжения 𝜎_х, а именно

(10)

Порядок выполнения задания 1.2.1

1. Провести заполнение сосуда дистиллированной водой в коли­честве 25мл через патрубок 7 и, опуская трубку 6 , наблюдать касание поверхности воды капилярным кончиком этой трубки. В момент каса­ния опускание трубки прекратить и закрыть патрубок пробкой.

2. Создать разрежение в сосуде 1 за счет вытекания жидкости из емкости 4. При этом краны 12 и 13 перевести в положение открыто.

3. Наблюдать формирование и срыв пузырьков с капилярного кончика трубки 6 и фиксировать давление р₀в сосуде 1 в данный мо­мент по микроманометру 5.

4. Заменить в сосуде 1 контрольную жидкость на исследуемую жидкость того же объема и провести определение давления р_хформи­рования и срыва пузырьков в новых условиях. Замену жидкости в со­суде 1 производить через патрубок 7 после отсоединения патрубка 8 от всей системы разрежения и после вытаскивания сосуда 1 из термостата 3. Порядок определения давления р_хсохраняется прежним.

5. Определить величину поверхностного натяжения исследуемой жидкости по формуле (10), в которой значения давлений р₀и р_хопре­делены экспериментально, а значение поверхностного натяжения воды𝜎₀табличное (табл. 1).