Методы определения поверхностного натяжения
Метод капиллярного поднятия
Для тонких капилляров радиус кривизны можно считать равным радиусу капилляра:
Метод максимального давления пузырька (метод Ребиндера)
Капилляр сообщается с атмосферным воздухом, поэтому внутри трубки поддерживается атмосферное давление P0.
Давление P над исследуемой жидкостью постепенно уменьшают с помощью водяного насоса. Разность давлений (Pо−P) стремится выдуть пузырек воздуха из капилляра в жидкость, но этому противодействует добавочное давление создаваемое силами поверхностного натяжения жидкости в образующемся пузырьке радиуса r и направленное по касательной к поверхности раздела г-ж.
Наконец, при разности давлений (Pо−P), равной Pизб превышающей разность Pi,пл.–Pi,вог, из капиллярной трубки выдувается в жидкость воздушный пузырек.
Здесь неизвестен радиус r выдуваемого пузырька, измерить который крайне затруднительно. Поэтому прибегают к использованию эталонной жидкости, коэффициент поверхностного натяжения σo которой известен и близок к коэффициенту поверхностного натяжения σ исследуемой жидкости. При этом полагают, что радиусы пузырьков, выдуваемых из одного и того же капилляра в обоих случаях будут одинаковы.
Разделив первое уравнение на второе и решив относительно σ получим формулу для вычисления поверхностного натяжения:
Сталагмометрический метод (метод счета капель)
Считают число капель (n), набирают в емкость и измеряют объем (V). Находят объем одной капли v.
где r — радиус шейки.
Т.к. радиус шейки посчитать сложно, проводят опыт с эталонной жидкостью.
Метод отрыва кольца (лаба по физике на первом курсе)
На поверхность исследуемой жидкости помещают кольцо или рамку. Если жидкость смачивает кольцо, то силы поверхностного натяжения F1 и F2, действующие на его наружную и внутреннюю поверхности диаметрами D и d, направлены внутрь жидкости:
Суммарная сила поверхностного натяжения равна:
Чтобы оторвать кольцо от поверхности жидкости, надо приложить направленную вверх силу F, которая скомпенсирует силу тяжести mg кольца и силу поверхностного натяжения Fσ:
Измерив с помощью динамометра силу отрыва кольца и зная массу и размеры кольца можно определить поверхностное натяжение жидкости:
