рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Раздел Химия
/
Методы измерения поверхностного натяжения

Реферат Курсовая Конспект

Выберите учебное заведение

Методы измерения поверхностного натяжения

Методы измерения поверхностного натяжения - раздел Химия, ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Существует Значительное Число Методов Измерения Поверхностного Натяжения Легк...

Существует значительное число методов измерения поверхностного натяжения легкоподвижных поверхностей раздела фаз жидкость - газ и жидкость - жидкость. Эти методы разделяются на: 1) статические; 2) полустатические; 3) динамические.

1) В статических методах поверхностное натяжение определяется на основе изучения равновесного состояния, к которому самопроизвольно приходит изучаемая система. В практикуме используются статические методы уравновешивания пластинки (метод Вильгельма) и капиллярного поднятия.

В методе Вильгельма определяется сила, которая необходима для уравновешивания тонкой пластинки шириной d, погруженной в жидкость; обычно используется полностью смачиваемая жидкостью пластинка, и поверхностное натяжение рассчитывается из выражения:

σ= F/2d , (3.6)

где F - сила, втягивающая пластинку в жидкость, за вычетом веса пластинки.

Метод капиллярного поднятия основан на определении высоты столба жидкости h в капилляре радиуса r при полном смачивании; поверхностное натяжение рассчитывают по формуле:

σ= ρghr/2, (3.7)

где ρ - плотность жидкости; g - ускорение силы тяжести.

Более точная формула учитывает объем жидкости над мениском, равный πr³/3. Удобно использовать не один, а два капилляра с разными радиусами r' и r'', градуированные по эталонной жидкости с известным поверхностным натяжением σ_э. Тогда:

σ= σ_эρ ( h' - h'')/ρ_э(h_э' - h_э''), (3.8)

где h', h'', h_э', h_э''- высоты поднятия исследуемой и эталонной жидкостей в соответствующих капиллярах, ρ_э - плотность эталонной жидкости.

Метод лежащей капли основан на измерении геометрических параметров равновесной капли, форма которой определяется соотношением плотности и поверхностного натяжения жидкости.

Расчет осложняется тем, что уравнение, описывающее форму капли - дифференциальное уравнение второго порядка в частных производных, следующее из уравнения Лапласа, - не интегрируется в явном виде. Поэтому для определения поверхностного натяжения по результатам измерений геометрических параметров капли с требуемой точностью используются специальные таблицы или проводится расчет численными методами.

2) Полустатические методы, как и статические, основаны на достижении системой некоторого равновесного состояния, но для полустатических методов это равновесие неустойчиво. Определение основано здесь на изучении условий, при которых система теряет свое равновесие. В практикуме используются методы отрыва пластинки и кольца, а также максимального давления в пузырьке (капле).

Метод отрыва пластинки, как и метод Вильгельма, основан на определении силы, действующей со стороны жидкости на смачиваемую ею пластинку, но определение этой силы производится при отрыве пластинки от поверхности, что смягчает требования к смачиванию пластинки. Расчет поверхностного натяжения производится по выражению (3.6).

Метод отрыва кольца является одним из наиболее распространенных методов определения поверхностного натяжения жидкостей; связь поверхностного натяжения с силой F, необходимой для отрыва от поверхности жидкости тонкого кольца радиуса R, хорошо смачиваемого жидкостью (краевой угол смачивания θ= 0^o), описывается выражением:

σ= kF/4πR , (3.9)

где величина k зависит от соотношения радиуса кольца и толщины проволоки, из которой оно сделано, а также от поверхностного натяжения жидкости; однако последняя зависимость достаточно слаба, что позволяет с удовлетворительной надежностью использовать этот метод как относительный:

σ= σ_э ^. F/F_э, (3.10)

где величины σ_э и F_э относятся к эталонной жидкости.

Метод максимального давления пузырька (капли) основан на измерении максимального значения капиллярного давления Р = 2σ / r₀, возникающего при образовании на срезе капилляра пузырька сферической формы; это максимальное давление определяется радиусом капилляра r_o. Метод чаще всего используется как относительный, и поверхностное натяжение исследуемой жидкости определяется по отношению значений максимальных давлений Р исследуемой и эталонной Р_э жидкостей или из соотношения соответствующих высот поднятия манометрической жидкости:

σ= σ_э^. h/h_э, (3.11)

где σ_э - поверхностное натяжение эталонной жидкости.

3) Динамические методы используются реже; они применяются в основном для изучения поверхностных слоев в неравновесном состоянии, что позволяет, например, исследовать кинетику адсорбции и т.д.

Развернуть

Открыть в широком формате

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение... высшего профессионального образования... Тихоокеанский государственный технический университет...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Методы измерения поверхностного натяжения

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Допущено учебно-методическим объединением по образованию в области металлургии в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению «Металл

Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия. Энтальпия
Рассматриваемые нами системы состоят из большого количества частиц (атомов, молекул, ионов), находящихся в непрерывном движении. В соответствии с формой движения частиц различают поступательную и в

Первый закон термодинамики
Первый закон термодинамики – это фактически закон сохранения энергии. Он утверждает, что Существует аддитивная функция состояния термодинамической системы, называемая внутренней энергией U

Второй закон термодинамики. Энтропия
Энтропия, обозначаемая буквой S - экстенсивное свойство системы, была введена Клаузиусом, при анализе материала по тепловым двигателям, первоначально в виде так называемой "приведенной теплоты

Парциальное мольное свойство компонента раствора
Условимся обозначать символом любое полное экстенсивное свойство чистого вещества

Определение поверхностного натяжения
Жидкие вещества обладают хорошо известным характерным свойством сокращать свою поверхность, благодаря чему мелкие капли расплавленных металлов приобретают сферическую форму. Это явл

Определение проводимости расплавов материалов
К числу важнейших физических свойств металлических расплавов относится их электропроводность. Это свойство, как и вязкость, относится к структурно-чувствительным характеристикам, поэтому его изуче

Методы измерения проводимости расплавов металлов и сплавов
Методы измерения можно разделить на две группы: контактные и бесконтактные измерения. Контактный метод связан с погружением электродов в жидкий металл, находящийся в электроизмерительной я

Методы измерения электрической проводимости расплавленных шлаков
Как уже отмечалось, для измерения электрической проводимости оксидных расплавов преимущественно применяют контактные методы. Эти методы предполагают измерение электрического сопротивления распла

Бесконтактные методы измерения электрической проводимости металлургических расплавов
Из бесконтактных методов измерения электрической проводимости жидких металлов наибольшее распространение получили метод вращающегося магнитного поля, в которое помещается исследуемый провод

Определение плотности расплавов
Плотность d, одна из основных физических характеристик расплавов, непосредственно связана со многими другими (поверхностным натяжением, σ, сжимаемостью χ и теплоемкостью Сv, с динамичес

Методы определения плотности расплавов
В методе используется соотношение для массы тела, погруженного в жидкость. Под действием выталкивающей силы масса тела уменьшается на величину массы вытесненной жидкости ∆М:

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Рыжонков Д.И. и др. Теория металлургических процессов. М.: Металлургия, 1989. – 391 с. 2. Арсентьев П.П., Яковлев В.В., Крашенинников М.Г., Пронин Л.А., Филиппов Е.С. Физико-Химические

Термодинамический анализ
Результатом физико-химических процессов и фазовых превращений в металлах и сплавах при разных видах обработки являются исходные материалы, полученные на разных стадиях металлургических и литейных п

Алюмотермия
К пирометаллургическим способам относится металлотермия. Металлотермия (от металлы и греч . therme - жар, тепло), металлургические процессы, основанные на восстановлении металлов из их соединений (

Библиографический список
1. Белай Г.Е. Организация металлургического эксперимента. Москва. «Металлургия». 1993г. 2. Общая химическая технология. С. 125-126 3. Общая металлургия 4. Металлургия ред

Основные теоретические положения
Одним из приоритетных направлений современного материаловедения является разработка научных и технологических основ получения металлических порошков и их тугоплавких соединений – основного сырья по

Термодинамическая оценка реакций получения вольфрама и молибдена
Основой металлургических процессов получения металлов являются окислительно-восстановительные реакции, которые в общем виде представляют уравнением р/n MnXm + mM&acut

Порядок выполнения работы
1. Оценить термодинамическую возможность восстановления Mo и W из оксидных фаз. 2. Оценить термодинамическую возможность восстановления Mo и W из оксидных фаз в ионных расплавах.

Основные теоретические положения
Рассмотрим термодинамическую систему, в которой протекает некоторая обобщенная химическая реакция (3.1) &

Обработка результатов эксперимента.
Полученные результаты оформляют в виде таблицы 3.1 и представляют графически в координатах и

Поверхностное натяжение
Известно, что поверхность расплавленных металлов, как и других жидкостей, стремится к самопроизвольному сокращению. Этот факт говорит о существовании свободной энергии поверхности, т. е. о необходи

Поверхностное натяжение и смачиваемость
Термодинамика рассматривает поверхностное натяжение как меру изменения свободной энергии системы при изменении ее поверхности:

Методы определения поверхностного натяжения
В литературе выделяют следующие методы определения поверхностного натяжения металлов: метод отрывающейся капли, метод капиллярного поднятия, метод максимального давления, метод висячей капли и др.

Библиографический список
1. П.П. Арсентьев и др. Физико-химические методы исследования металлургических процессов. М.: Металлургия, 1989. 288 с. 2. О.И. Островский и др. Свойства металлических расплавов. М.: Метал

Порядок выполнения работы
Проведение эксперимента начинают с подготовки образца, Для этого вытачивается из заготовки исследуемого материала цилиндр диаметром 25-30 мм и высотой 80-100 мм. С таким расчетом, чтобы 1/4 объема