Следующая страницаСодержаниеПредыдущая страница

1.4.6. Метод измерения максимального давления в газовом пузырьке

Измерение максимального давления Pm в газовом пузырьке, образующемся из калиброванного отверстия в исследуемую жидкость, смачивающую материал капилляра(0<Q<90°) позволяет рассчитать поверхностное натяжение жидкостипо результатам определения давления в момент отрыва пузырька от капилляра или, в других вариантах метода, максимального давления, которое может быть создано в газовом пузырьке. Расчет поверхностного натяжения проводится по формуле

, (1.1.77)

где Dr – разность плотности газа в пузырьке и жидкости; h – глубина погружения капилляра в жидкость; r и Z – соответственно радиус кривизны мениска в вершине газового пузырька и расстояние от нее до плоскости среза нижнего конца строго вертикально установленного калиброванного капилляра в момент наибольшего давления. Считается, что радиус кривизны мениска равен радиусу капилляра.

Поскольку r и Z трудно определить, был предложен ряд уравнений для расчета поверхностного натяжения, среди которых наибольшее распространение нашла зависимость, предложенная Шредингером,

, (1.1.78)

где r0 – радиус капилляра.

Прирасчет по этому уравнению обеспечивает систематическую погрешность не более 1% .

Метод измерения максимального давления в газовом пузырьке отличается простотой аппаратурного оформления и достаточно высокой точностью, найденное поверхностное натяжение не зависит от краевого угла смачивания жидкостью материала капилляра и от плотности жидкости, измерения проводятся каждый раз на вновь образованной поверхности, а испарение с нее исключается. Все это делает данный метод одним из наиболее распространенных. К недостаткам метода следует отнести необходимость учета при определении поверхностного натяжения гидростатического давления столба жидкости в капилляре. Поэтому необходимо либо помещать капилляр строго на поверхности, либо измерять глубину его погружения.

Рис. 1.14. Схема установки для определения поверхностного натяжения методом максимального давления газа в пузырьке

Впервые простой прибор для определения поверхностного натяжения по методу измерения максимального давления газовых пузырьков предложил академик П.А. Ребиндер. Схема такого прибора приведена на рис. 1.14. Разряжение в измерительной ячейке 2, в которую помещены калиброванный капилляр 3 и исследуемая жидкость 1, создается за счет истечения воды из сосуда 4. Давление, при котором отрывается пузырек, измеряется с помощью наклонного манометра 5. Изменяя угол наклона j манометра можно повышать точность измерения максимального давления при отрыве пузырька. При использовании стандартной жидкости можно исключить необходимость измерения радиуса капилляра прибора. Тогда .

Метод можно использовать как для чистых жидкостей, так и для растворов с высокой концентрацией растворенного вещества и вязкостью. Для исключения погрешности, связанной с измерением глубины погружения капилляра в исследуемую жидкость, используются измерительные ячейки с двумя капиллярами, впервые предложенные Сагденом. Один из капилляров должен иметь радиус не менее 2 мм, а второй около 0,1 мм. Расчет поверхностного натяжения проводиться по формуле Сагдена:

, (1.1.79)

где A – постоянная прибора; R2 – радиус большого капилляра; P1и P2давление газа при отрыве газового пузырька соответственно из малого и большого капилляров.

Погрешность метода в такой модификации достигает 0,3%. Плотность жидкости не надо измерять с большой точностью, так как ошибка в измерении, равная 1%, приводит к погрешности в рассчитанном значении поверхностного натяжения всего 0,1%.

Метод максимального давления в газовом пузырьке дает возможность проводить измерения поверхностного натяжения в широком интервале времени образования поверхности — от нескольких десятых долей секунды до нескольких часов. Для больших временных интервалов образования газовых пузырьков требуется стабилизация давления и температуры, при которых ведутся измерения.


Следующая страницаСодержаниеПредыдущая страница
Плохо отображается? Напишите ниже или на почту