Способ определения поверхностного натежения жидкостей Советский патент 1978 года по МПК G01N13/02 

Изобретение огносится к способам определения физико-химических консганг вещества.

Известны способы измерения поверхностного натяжения жидких веществ по величине капиллярного поднятия, макси- мального давления в газовом пузырьке или жидкой капле, методом лежащей капли Ы .

Целью изобретения является повышени надежности измерения поверхностного натяжения жидкостей, имеющих высокую упругость насыщенного пара.

Для этого на поверхности исследуемой жидкости искусственно создают рельеф погружением капилляра или узкой щели в два объема жидкости, расположенных один над другим на высоте капиллярного поднятия, фиксируют изменение массы жидкости в процессе стационарной ди}}фузии из одного объема в другой и определяют поверхностное натяжение по фор муле:

f - коэффициент упаковки (i l,2-l,24)j3jt - плотность жидкости N - число Авогадро; W молекулярный вес; Т - универсальная газовая постоянная, К - постоянная Больамана; Т - температура жидкости; дМ-изменение массы жидкости в течение времени At в процессе стационарной диффузии; радиус верхнего конца капилляра.

Рельеф на поверхности жидкости в процессе опыта поддерживают неизменным.

Способ поясняется схемой экспериментальной установки, приведенной на чертеже. 3. 63 Тонкостенная стеклянная ампула 1 с капилляром 2 заполняется исследуемой жидкостью так, чтобы уровень ее был несколько ниже верхнего среза капилпяра. Затем ампула подвешивается к плечу чувствительных весов 3 с помощью квар цевой нити 4. Нижний конец капилляра погружается в сосуд 5 с той же жидкостью. Сосуд ставят на площадку 6, которая микрометрическим винтом 7 может свободно перемещаться вверх или вниз При помощи этого винта ус танавливают уровень мениска в капилляре на уровне жидкости в ампуле 1. Сосуд 5 вместе с ампулой и капилляром помещают в воздушный термостат. При помощи капилляра или узкой щели на гладкой поверхности жидкосги и кусственно создают ямки или царапи ны., , Профиль ямки или царапины буде сохраняться, а процесс залечивания их сводится к перекачке жидкости из верхнего сосуда в нижний по схеме испарение - конденсация (испарение с поверхности жидкости в ампуле - ко{щенсация в капилляре или щели с последующим пе ремещением массы по капилляру в нижний сосуд). Явление можно описать следующим образом. Давление над искривленной поверхностью жидкости на границе с собственным паром определяется формулой Томсона р -р «.Ё1, KTfгде СГ - коэффициент поверхностного натяжения; Тоо Давление пара над плоской .поверхностью; -молекулярный вес; -плотность жидкости, -число Авогадро, h радиус кривизны мениска, который выражается через радиус капилляра h и краевой УГОЛ смачивания -0 формулой -j V-o .к - постоянная Больцмана; Т - температура. Из-за имеющейся разности давлений пара жидкости над плоской поверхность и над искривленной поверхностью менис ка в капилляре идет процесс стационарной диффузии. Врезульт)ате количество жидкости в ампуле 1 со временем изме няется. На основании закона Фика изменение оличества вещества dM за время dt процессе стационарной диффузии раво: T- I iiSg-hadh,С2) где Э- коээфициент диффузии; h -чисо частиц в 1. см , S - площадь; hi - масса частицы. Комбинируя диффузионное уравнение ика с уравнением Томсона, получим 2 (W) Ч RT.p де Т - температура жидкости, 1 -униерсальная газовая постоянная. Используя известное соотношение для из кинетической теории газов для оэффициента поверхностного натяжения сследуемой жидкости будем иметь; В ЛАД А At д - l-f . (MN jkb 3 ч бм /AfCM/VRT/ Б ЛЛ/КТг р., а 1,2f - коэффициент упаковки 1,24). В ур.авневие (4), кроме известных характеристик иссле;;1уемой жидкости, входят две величины: ДМ -уменьшение iviaccbf жидкости в ампуле 1 за время &i. и Vo -радиус верхнего конца капилля- ра. Эти величины определяются экспериментально. Предложенным способом можно определять поверхностное натяжение не только жидкостей, смачивающих капилляр но и жидкостей, не смачивающих капилляр, в последнем случае эксперимент проводится по - другому. Формула изобретения 1. Способ определения поверхностного натяжения жидкостей, отличающийся тем, 470, с целью повышения надежности определения поверхностного натяжения жидкостей, имеющих высокую упругость насыщенного пара, на поверхности исследуемой жидкости искусственно создают рельеф погружением капилляра или узкой щели,в два объема жидкости, расположенных один над другим на высоте капиллярного поднятия, фиксируют изменение массы жидкости в про цессе стационарной диффузии из одного объема в другой и определяют поверхн стное натяжение по формуле: гн- Vi-8 /-RtN /JV. 3 Ч блл / тгт/я B 2Mj f - коэффициент упаковки ( f 1,21,24); N - число Авогадро;М - молекулярный вес; R - универсальная газовая стояниая; - постоянная Больцмана; Т - температура жидкости; дМ- изменение массы жидкости в течение времени в процессе стационарной диффузии, И - радиус верхнего конца капилляра. плотность жидкости. 2. Способ по п. 1, о т-л и ч а ющ и и с я тем, что рельеф на поверхности жидкости в процессе опыта поддерживают неизменным. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Адам Н, К., Физика и химия поверхностей, под ред. А. С. Ахматова, ОГИЗ М-л 1947, с. 466-487.

//////////////////