ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Опишите способы определения поверхностного натяжения.

Существуют два типа методов определения поверхностного натяжения: статические и динамические[4].

-Динамические методы, например метод колебания струи, вытекающей из отверстия неправильной формы, позволяют измерить поверхностное натяжение вновь образованной поверхности сразу после ее образования[4].

-Статическими методами измеряют поверхностное натяжение на границе раздела фаз, пришедших в равновесие. Если равновесие между фазами устанавливается достаточно быстро, то статическое поверхностное натяжение можно измерить достаточно просто. Если же равновесие устанавливается за очень длительный промежуток времени, особенно при переходе одного из компонентов системы через границу раздела фаз, то ни один из методов не дает истинного значения равновесного поверхностного натяжения. В этом случае говорят о полустатических значениях поверхностного натяжения и в обязательном порядке следует оговаривать продолжительность образования новой поверхности раздела фаз [4].

Наибольшее распространение получили следующие методы определения поверхностного натяжения жидких межфазовых границ:

-метод измерения массы или глубины погружения предмета в исследуемую жидкость (метод Вильгельми);

-метод измерения геометрических размеров свободных поверхностей раздела фаз (лежащая, висящая или вращающаяся капля, сидящий или висящий пузырек);

-сталагмометрический метод (метод счета капель);

-метод измерения усилия отрыва предмета от поверхности раздела фаз (отрыва цилиндра - метод Падди, отрыва кольца - метод Дю-Нуи);

-метод измерения капиллярного поднятия жидкости;

-метод измерения максимального давления в пузырьке газа или капле жидкости (метод Шредингера) [4].

Способ измерения поверхностного натяжения с помощью сталагмометра основовыется на том, чтов момент отрыва капли,вытекающей из круглого отверстия,вес капли равна силе поверхностногонатяжения[3].

Сталагмометр (рис1.) представляет собой толстостенную капиллярную трубку, которая внутри имеет расширение. Нижний конец капилляра хорошо отшлифованный. С обеих сторон от расширенной части трубки сделаны метки.

Рис1.Сталагмометр.

В момент отрыва капли вес ее ро равна силе поверхностного натяжения р_{п. н}.:

р_в = V_кρg

где V_к – об’єм капли; ρ - плотность жидкости; g - ускорение силы тяжести.

Средний объем капли vк равен объему жидкости v, что находится между двумя рисками в сталагмометра, разделенную на соответствующее количество капель n:

V_к = V/n

Сила поверхностного натяжения р_{п. н.} равна:

р_{п. н.} = 2πrσ

где r – радиус отверстия капилляра; σ - поверхностное натяжение.

В момент отрыва ро = р_{п. н} . Отсюда:

(V / n) g ρ = 2πrσ.

При измерении количества капель объем воды (эталона) и исследуемой жидкости и радиус капилляра остаются величинами постоянными. Соответственно можно записать:

(V/n₀) g ρ₀ = 2πrσ₀;

(V/n)g ρ = 2πrσ,

где индекс "0" относится к воде. Сопоставляя уравнения и, получим формулу для определения поверхностного натяжения исследуемого раствора:

σ = σ₀ .

По данным зависимости поверхностного натяжения от концентрации ПАВ можно построить кривую - изотерму поверхностного натяжения. Если провести касательную к кривой в точке, соответствующей определенной концентрации, то отрицательное значение тангенса угла наклона касательной будет поверхностной активностью. То есть, величина является мерой способности вещества снижать поверхностное натяжение на границе раздела фаз[3].

Перед началом работы сталагмометра промыть хромовой смесью и несколько раз сполоснуть водой . При переходе от одного водного раствора к другому следует ополаскивать сталагмометра последовательно дистиллированной водой и исследуемым раствором .

Для измерения поверхностного натяжения сталагмометра закрепляют строго вертикально в штативе и затягивают в него жидкость через резиновую трубку , одеть на верхний край капилляра, так, чтобы уровень жидкости был выше верхней риски . Внимательно проверяют жидкость в капилляре , чтобы в ней не было пузырьков воздуха . Дают возможность жидкости вытекать из сталагмометра медленно [3].

Когда уровень жидкости дойдет до верхней основной риска , начинают считать капли и продолжают до тех пор , пока жидкость в сталагмометра не дойдет до одной из нижних делений. Количество жидкости , вытекающей при этом из капилляра, соответствует определенному объему. При измерении опыт повторяют 3 - 4 раза и берут среднее число капель.

Сначала определяют количество капель n0 при истечении стандартной жидкости с известной величиной поверхностного натяжения . Обычно для этого берут воду . Далее определяют количество капель для воды [3].

Чтобы определить σ, нужно также измерить плотность жидкости. Это делают с помощью ареометра[3].

Задача

Определите поверхностное натяжение бензола при 293, 313 и 343 К. Примите, что полная поверхностная энергия не зависит от температуры и для бензола равна 61,9 мДж/м². Температурный коэффициент

dσ/dT = - 0,13 мДж/(м²·K).

Решение:

Внутренняя (полная) энергия поверхностного слоя Us (в расчете на единицу площади) связанна с уравнением Гиббса – Гельмгольца:

Us=σ -T(d σ / dT)p

Отсюда:

σ= Us+ T (d σ / dT)

при Т=293К

σ=61.9+293(-0.13)=23.81 мДж/м²

при Т=313К

σ=61.9+313(-0.13)=21.21 мДж/м²

при Т =343К

σ=61.9+343(-0.13)=17.31 мДж/м²

Список использованных источников:

1. С.В Грачев, В. Р. Бараз, А. А. Богатов, В. П. Швейкин. «Физическое материаловедение»

2. Слейбо У.,Персонс Т.»Общая химия» М.1979.

3. Некросов Б.В. «Основы Общей химии» 3-е издание М.1973.

4. Стромберг А.Г. Физическая химия. – М.: Высшая школа. 2006

5. Процессы и аппараты: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / Д.А. Баранов, А.М. Кутепов. - 2-е изд., - М.: Издательский центр «Академия», 2005.

6. Киселев А.В. Межмолекулярные взаимодействия в адсорбции и хроматографии. - М.: Высш. шк., 1986.