Способ определения коэффициента поверхностного натяжения жидкостей

 

Использование: в контрольно-измери- |ельной технике, в частности при физико-хи- || ическом анализе свойств жидкости. Сущность изобретения: для определения коэффициента поверхностного наряжения жидкостей используются капиллярные колебания сферической капли жидкости, помещенной на кольцевом держателе, Измеряют частоту вынуждающей силы и при резонансном увеличении амплитуды колебаний капли определяют собственную частоту ее колебаний , связанную с коэффициентом поверхностного натяжения формулой Рэлея. Кольцевой держатель располагают в той части капли, где амплитуда перемещения поверхности относительно центра инерции капли минимальна, а именно: плоскость держателя располагают на расстоянии ro/VJT от центра капли, где г0 - радиус сферической капли. 1 з.п. ф-лы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 N 13/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) - ($f3p В,н;, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4780837/25 (22) 10.01.90 (46) 23,03.93. Бюл, ¹ 11 (71) Московский институт приборостроения (72) В.М.Белов, В,В.Стерлядкин и О.А.Теняова

56) Авторское свидетельство СССР

1436017, кл. G 01 N 13/02, 1988.

Авторское свидетельство СССР

1029048, кл. G 01 N 13/02, 1983.

54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИИЕНТА ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ (57) Использование: в контрольно-измериТельной технике, в частности при физико-химическом анализе свойств жидкости.

Сущность изобретения: для определения коИзобретение относится к контрольноизмерительной технике, в частности, к физико-химическому анализу свойств

Жидкости, а именно к способу определения

Ноэффициента поверхностного натяжения.

Целью предлагаемого способа является овышение точности измерения козффицинта поверхностного натяжения жидкостей за счет уменьшения искажающего влияния ержателя, Поставленная цель достигается утем размещения последнего на определенном расстоянии от центра инерции капли, 8 плоскости, где деформация поверхности капли минимальна. Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявленный .способ отличается от известного тем, что держатель располагают в той части капли, где амплитуда перемещения поверхности относительно центра инерции капли мини„„5U„„1803813 А1 эффициента поверхностного натяжения жидкостей используются капиллярные колебания сферической капли жидкости. помещенной на кольцевом держателе, Измеряют частоту вынуждающей силы и при резонансном увеличении амплитуды колебаний капли определяют собственную частоту ее колебаний, связанную с коэффициентом поверхностного натяжения формулой Рэлея. Кольцевой держатель располагают в той части капли, где амплитуда перемещения поверхности относительно центра инерции капли минимальна, а именно: плоскость держателя располагают на расстоянии г,/V3 от центра капли, где ro — радиус сферической капли. 1 з.п. ф-лы.

I мальна. Это позволяет уменьшить влияние Я держателя и, тем самым, повысить точность измерений. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию "новйэна".

Тот факт, чтодержатель располагают на рас- (ф стоянии г0ИЗ от центра инерции сфериче- ( ской капли позволяет сделать вывод о том, р что заявляемое техническое решение соот- . ветствует критерию "существвнные отличия".

Примером может служить возбуждение основной осесимметричной гармоники у сферической капли жидкости, Капля при колебаниях последовательно приобретает форму та сплюснутого, то вытянутого сфероида с полуосями а и с.

На чертеже показаны две фазы колебаний капли (сферическая и сплюснутая) основной гармоники колебаний.

1803813 г = го = 3 ) ср . (7) где ro — радиус сферической капли равного объема; а = Ь вЂ” полуоси сфероида в горизонтальной плоскости; с — вертикальная полу10

Ось, 1 = коэффициент формы.

Из формулы (1) следует, что а = r,y

-1/3 с = r 1 . Найдем плоскость z = zo = const, в которой радиус горизонтального сечения

r при колебаниях изменяется минимально.

Уравнение окружности при сечении сфероида плоскостью z-= zo должно удовлетворять системе: гп

z = zo - „-ф = 0,58гр (8).

„2 2 2 — — — =1

Таким образом, располагая держатель в плоскости z -= 0,58ro относительно центра инерции сферической капли, удается свести к минимуму его влияние на собственные капиллярные колебания капли на основной гармонике.

Использование способа определения ко эффициента поверхностного натяжения жидкостей обеспечивает по сравнению,с существующими способами следующие пре30 имущества: необходимость малого объема жидкости, высокую точность измерения коэффициента поверхностного натяжения жидкостей, связанную с уменьшением влияния тел, контактирующих с исследуемой средой.

35 Формула изобретения

1. Способ определения коэффициента поверхностного натяжения жидкостей, заключающийся в том, что формируют каплю жидкости на кольцевом держателе, воэбуж40 дают вынужденные капиллярные колебания капли, изменяют частоту вынуждающей силы, измеряют амплитуду колебаний и по частотам резонансного увеличения амплитуды определяют частоты собственных колебаний, по которым определяют коэффициент поверхностного натяжения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерения за счетуменьшения искажающего влияния держателя, держатель распола50 гают в той части капли, где амплитуда перемещения поверхности относительно центра инерции капли минимальна.

2, Способ по и. 1, отл и чаю щи йс я тем, что формируют каплю сферической

55 формы, возбуждают основную осесимметричную моду колебаний, а плоскость держателя располагают на расстоянии го/V3 от цейтра капли, где го — радиус сферической капли, + 1а2 а2 с2

z = zo = сопят (2) Откуда следует (4) или

Из него следует rг/з

При колебаниях объем капли остается постоянным, поэтому можно записать:

V= — лг = — та с = — а рт, (1)

4 з 4 2 4э

3 3 3 а2 г2=х +у = — (с го) =) (с .zo) (3) с2

В точке, где величина r наименее чувствительна к деформации капли, т,е, к измене-. нию у выполняется условие дг/ду = О. его дг2 можно заменить условием - = О, так как

- -; = 2r О, а решение уравнения г(y) = О дг2 дг не имеет физического смысла.

Учитывая связь а, с, с получим г2 = г, y — г, у

Найдем решение уравнения

„2(2 — 513 2(2) — 3) О (5) т,е, при колебаниях по закону у =y,р + ф cosa и малых амплитудах колебаний ф <<1, плоскость которой амплитуда колебаний минимальна задается уравнением где ) ср — средний коэффициент формы капли, Полученное соотношение справедливо для капли, имеющей форму сфероида вращения, так и для сферической капли, В частном случае, при колебаниях вокруг среднего сферического положения

y p = 1 окончательное выражение для г имеет вид:

1803813

Составитель В, Белов

Редактор О. Стенина Техред М.Моргентал Корректор. Л Филь

Заказ 1052 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101