Способ определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости

 

1758515 гт = — —, — Л П

16т2 (1) где m — масса жидкости, из которо образуется пузырь; т- время схлопывания пузыря.

При искусственном нарушении поверхности пузыря жидкости радиусом R в месте контакта формируется отверстие, которое закругляется по краям пленки, образуя утолщение. Возникающая при этом лапла10 сова сила (давление) будет увеличивать образовавшееся отверстие, Иэ условия сохранения массы радиус. пузыря R, толщина его стенки h и масса жидкости, из кото15 рой выдувают пузырь (m), связаны соотношением;

m= 4,тг R р й1 (2) v =(— )i>, 4О 1

ph из которой следует, что У=сопз(Время разрушения пузыря

2 = 2 R($1/2.

Иэ выражений (2) и (4) следует формула

C1) На пузырь, выдутый из капли жидкости, действуют, вобщем случае,,гравитационна сила, сила поверхностного натяжения и силы давления газа снаружи и изнутри поверхности пузыря. Под действием гравитационной силы пузырь деформируется и принимает форму, отличную от сферической, и его стенка неравномерна пo толщине, Однако, для пузырей с радиусом

R < 1 см деформациями их формы поверхгде р l1I!OTHQGTb исследуемой жидкости.

При образовании отверстия высвобождается поверхностная энергия Wn, переходящая в кинетическую энергию движущегося утолщения 04 на краях отверстия. Считая, что стенка пузыря постоянна по толщине (h=const), что особенно хорошо выполняется в условиях невесомости, а также при небольшом радиусе R пузыря, можно определить связь массы образующегося утолщения m1 с радиусом R1 отверстия

m !i= p hS1 (>) 30 где Sl — площадь исчезнувшей поверхности шарового сегмента.

Из равенства кинетической энергии движущегося утолщени", WK=m 1V /2 и поверхностной энергии @4=2 051, где Ч вЂ” ско35 рость движения края. отверстия; Π— коэффициент поверхностного натяжения жидкости, можно с учетом (3) получить формулу для скорости движения края отверстия;

40 ности и толщины стенки в условиях действия силы тяжести можно пренебречь.

На чертеже показана схема реализа.„ии предлагаемого способа.

Небольшое количество исследуемой жидкости 1 известной массы m набираюг в капилляр 2 и с помощью шприца 3 выдувают пузь2рь 4, Иглой 5 прокалывают пузырь 4 и процесс схлопывания пузыря снимают скоростной кинокамерой 6, в резульгате чего после обработки кинограммы определяют время г разрушения пузыря 4. Зная массу пузыря и время его схлопывания, по формуле (1) определяют коэффициент поверхностного натяжения о .

Пример. Для водяного пузыря радиусом R=0,5 см, имеющего массу m=-1,4 мг время еão разрушения составляло т.1,95 "О с. Измерения проводились при нормальных условиях кинокамерой типа СКС-1, применяемой для регистрации бь стропротекающих процессов.

Величина коэффициента поверхностного натяжения, рассчитанная по формуле (1), о =72,2 дин/см, что совпадает в пределах погрешности измерений с табличными значениями от=73 дин/см, Предлагаемый способ определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости обладает следующими преимуществами.

Для проведсния серии например, из

100 измерений, количество жидкости, необходимое для исследований, не поевышает 1

",, T.ê. д2>я осугдествления одного измерения требуется всего лишь 1-2 мг жидкости.

Предлагаемый способ имеет преимущество в экономии исследуемой жид,кости в

100 раз, а также позволяет проводить измерени> говерхнсстногo натяжения маль х ее количеств (всего 1 — 2 г).

Расширяет область егo использования, ибо позволяет проводи.; из.ере,1ия указанного коэффициента в усло"ëях невесомости или слабых гравитационных полей, т,к, в этом случае на пузырь действуют лишь силы поверхностного íà ri::кения.

Формул" изобр" ения

Способ определения коэффициента поверхчостного натяжения жидкости, заключают,ийся в и родувании газа через капилляр и формировании газового пузыря на срезе капилляра, о т л и ч а io шийся тем, что, с целью расширения области использования способа и зконом;ill исследуемой жидкости, в капилляр предварительно поме цают каплю жидкости. из которой вь;1758515

Составитель С.Зуев

Редактор Л.Пчолинская Техред M.Mîðãåíòàë Корректор С. Патруш=- а

Заказ 2994 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК -:-Т СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина 101 дувают газовый пузырь на срезе капилляра, газовый пузырь искусственно разрушают, определяют время его схлопывания, а коэффициент поверхностного натяжения гт жидкости вычисляют по формуле

o= и

16т2 где m — масса жидкости, из которой образуется пузырь. кг; г — время схлопывания пузыря, с.