Метод максимального тиску в газовому пухирці

(метод Ребіндера)

Малюнок

Скляна трубка А з капілярним кінцем призводить до зіткнення з поверхнею досліджуваної рідини. Далі насосом в сосуді створюється розряд, при якому через поверхневий шар вдається протиснути пухирці повітря. На пухирці повітря діють дві сили направлені в протилежні сторони:

cила тиску

i сила поверхневого потягу

r – радіус капіляра

p – тиск проскоку пухирця

g – приcкорення

В момент рівноваги F₁ = F₂

метод порівняння для еталонної рідини

Таким чином поверхневий натяг визначається за формулою

Це найбільш точний – на нього не впливає ні явище змочування, ні в’язкість, ні леткість.

Термодинаміка поверхневих явищ

Поверхневий натяг виражає максимальну роботу утворення одиниці поверхні і дорівнює зміні ізобарного потенціалу в цьому процесі. При утворенні поверхні ΔS

Ізобарно-ізотермічний потенціал можна записати:

G=₁n₁+ ₁n₁ + S

З підвищенням температури зменшується.

1. Утворення нової поверхні супроводжується збільшенням ентропії

2. Поглинанням тепла (ендотермічний). Було показано, що збільшення поверхні супроводжується зростанням вільної поверхневої енергії (ΔG), тому такі процеси не можуть протікати самочинно. З іншого боку, система з дуже розвинутою поверхнею нестійка і в ній протікають процеси, направлені на зменшення поверхневої енергії G<0 як наслідок система прагне до мінімуму поверхневої енергії.

1. Це є причиною того, що рідина намагається прийняти форму шара, щоб поверхня була мінімальною.

Зменшення поверхні в колоїдних речовинах за рахунок коагуляції.

Коалесценція – зливання частинок.

2. Зниження поверхневого натягу.

Виявляється, що існують речовини, які знижують поверхневий натяг. При додаванні таких речовин до рідини відбувається самочинне накопичення в поверхневому шарі рідини, що призводить до різкого зниження поверхневого натягу. Такий процес називається адсорбцією.

Адсорбція

Самочинний процес зменшення концентрації в гетерогенній системі на межі поділу фаз.

Позитивна – с зростає.

Негативна – с знижується.

Г(гамма)-Величина адсорбції на рідкій поверхні .

Під величиною адсорбції маємо на увазі надлишок адсорбованої речовини, який припадає на одиницю поверхні адсорбента [моль/см²][моль/м²]

За своїм впливом на поверхневий натяг речовини поділяються на поверхнево-активні (ПАР) та поверхнево ін активні (ПІАР)

ПАР – речовини, які зменшують поверхневий натяг дифільні молекули R –X; R – OH; R – COOH; R – SO₃H

Поверхневий натяг менший, ніж  розчинника, інакше кажучи, взаємодія між молекулами ПАВ і молекулами розчинника менша, ніж взаємодія між молекулами розчинника.

Це: органічні сполуки, жири, спирти, мила, аміни, сульфокислоти.

ПІАР – поверхнево інактивні речовини, прагнуть перейти з поверхні рідини в об’єм, вони мають більший , ніж  розчинника та велику міжмолекулярну взаємодію.

Залежність поверхневого натягу від температури:

З підвищенням температури поверхневий натяг зменшується по прямолінійній залежності. Температурний коефіцієнт завжди менше нуля. Аж до критичної температури, при якій зникає різниця між фазами і поверхневий натяг дорівнює нулю.