Изучение поверхностного натяжения жидкостей (лабораторная работа), страница 5

Высота поднятия жидкости по цилиндрическому капилляру (рис.4) может быть определена следующими способами:

1) из условия баланса лапласовского давления, создаваемого мениском радиуса R , и гидростатического давления ρgh;

2) из условия равновесия между силами поверхностного натяжения и силой тяжести, действующими на столбик жидкости;

3) из условия минимума энергии поверхностного натяжения и потенциальной энергии столбика жидкости.

Конечное соотношение имеет вид:  ,

где σ – коэффициент поверхностного натяжения жидкости, ρ – плотность жидкости, g – ускорение свободного падения, r – радиус капилляра, θ – краевой угол.

5. Физические воздействия на поверхностное натяжение

Приповерхностный слой жидкости, ответственный за поверхностное натяжение, имеет толщину всего в несколько атомных размеров, т.е. примерно 10^{-7 см. Поэтому он чувствителен к различным физическим воздействиям. Наиболее детально изучены тепловое воздействие – зависимость коэффициента поверхностного натяжения от температуры и влияниерастворенных веществ.}

а) Температурная зависимость коэффициента поверхностного натяжения. С точки зрения молекулярно- кинетических представлений поверхностное натяжение характеризуется, в частности, избыточной потенциальной энергией молекул в приповерхностном слое жидкости. Поэтому попадать в этот слой из объёма молекулы могут за счет части своей кинетической энергии. Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул    пропорциональна температуре (k - постоянная Больцмана). Следовательно, с повышением температуры все большее количество молекул будут проникать в приповерхностный слой жидкости из объёма. Концентрация молекул в нем приближается к объёмной и, как следствие, величина коэффициента поверхностного натяжения уменьшается с ростом температуры. Точный закон зависимости коэффициента поверхностного натяжения от температуры наиболее просто может быть получен экспериментально. Результаты таких исследований для воды представлены в таблице 2.

В узком температурном интервале зависимость σ(Т) приближенно линейна.

                                                                                                      Таблица 2

Температурная зависимость

коэффициента поверхностного натяжения