Сущность метода отрыва заключается в измерении силы, которую необходимо приложить перпендикулярно к поверхности жидкости для отрыва от неё различных твердых тел. Непринципиальные различия этих методов связаны с формой отрываемого тела и способом определения силы отрыва. Наиболее часто используют пластинку (рамку) или кольцо (рис. 3.5, а, б).
Из условия равновесия и определения сил поверхностного натяжения согласно соотношению (5) .
– для рамки, (3.10)
– для кольца. (3.11)
Следовательно, коэффициенты поверхностного натяжения равны:
(3.12)
, (3.13)
где F1 и F2 – силы отрыва измеренные в эксперименте выбранным способом.
а) Определение силы поверхностного натяжения с помощью пружины или пружинного динамометра
Схема метода представлена на рис.3.6. Для определения силы поверхностного натяжения необходимо зафиксировать начальную длину пружины до соприкосновения кольца с жидкостью и в момент его обрыва. Если после этого нагрузить чашку пружины разновесами до такого же удлинения, то их вес
|
|
(3.14)
и будет равен силе поверхностного натяжения (m – общая масса разновесов).
При использовании динамометра значения сил непосредственно считываются с его шкалы до соприкосновения и после отрыва кольца. Сила поверхностного натяжения равна разности этих сил.
б) Определение поверхностного натяжения с помощью торсионных весов
В работе могут быть использованы торсионные весы, представленные на рис. 3.7.
Основным элементом торсионных весов является плоская спиральная пружина, которая с помощью рычага 1 закручивается под действием взвешиваемого предмета. При этом указатель 2 сместится в сторону от положения равновесия. Весы можно уравновесить – вернуть указатель 2 в исходное положение барабаном 3 (в случае а) или рычагом 3 (в случае б). При этом стрелка 4 показывает массу измеряемого груза. Точность весов равна половине цены деления.
Для определения силы поверхностного натяжения рамку или пластинку 7 предварительно смачивают в исследуемой жидкости. Освободив арретиром 5 коромысло 1, с помощью ручек 3 и 6 указатели 2 и 4 устанавливают в нулевое положение. Затем пластина 7 погружается в жидкость. Одновременно, поднимая кювету с жидкостью так, чтобы указатель 2 оставался в равновесии, ручку 3 медленно поворачивают до отрыва пластинки от поверхности жидкости.
Сила поверхностного натяжения рассчитывается согласно соотношению (3.12) по массе m, соответствующей моменту отрыва.
|
|