ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Капиллярное поднятие из "Физическая химия поверхностей" Величина а, определяемая уравнением (МО), называется капиллярной постоянной (некоторые авторы определяют а выражением а = у Ар , что иногда приводит к недоразумениям). [c.15] Аналогичное уравнение получается и для жидкости, не смачивающей стенки капилляра, т. е. для жидкости, у которой угол контакта со стенками (краевой угол) равен не нулю, а 180°. Однако теперь мы имеем дело с капиллярным понижением, при этом мениск в капилляре является выпуклым, а /г соответствует глубине понижения мениска (рис. 1-9). [c.17] Отметим, что уравнение (1-17) в точности соответствует уравнению, которое можно записать, предполагая, что мениск висит на стенках капилляра и столбик удео-живается вертикальной составляющей поверхностного натяжения Y os0, умноженной на периметр сечения капилляра 2лг. Таким образом, и в этом случае наблюдается математическая идентичность концепций поверхностного натяжения и поверхностной свободной энергии . [c.17] Уравнение (1-17) является точным, однако при его использовании требуется определять общий вес жидкости в капилляре, что обычно трудно выполнимо на практике. Гораздо чаще измеряют высоту Н дна мениска. [c.17] К сожалению, точное решение общего уравнения (1-12) относительно h — обычно используемого экспериментального параметра — получить невозможно. Приближенные решения, обеспечивающие достаточную степень точности, получены лишь для 0 = 0. Последнее ограничение, вообще говоря, не является слишком жестким, поскольку обычно в экспериментальных условиях 0 воспроизводится плохо, за исключением случая, когда 0 = 0. [c.18] В случае сплющенных фигур вращения, например сидящая капля, пузырек под пластинкой и мениск в капилляре, р имеет положительное значение, в случае продолговатых фигур, например висящая капля или сидящий пузырек, р имеет отрицательное значение. [c.18] Как пользуются этими таблицами, по-видимому, целесообразнее всего показать на конкретном примере. При измерении поверхностного натяжения бензола получены следующие данные радиус капилляра 0,0550 см плотность бензола 0,8785 плотность воздуха 0,0014 (обе плотности измерены при 20 °С) следовательно, Др = 0,8781 г/мл высота капиллярного поднятия 1,201 см. [c.19] Метод капиллярного поднятия обычно считают наиболее точным потому, что, во-первых, для него разработана довольно точная теория и, во-вторых, его экспериментальные переменные можно тщательно контролировать. Однако это своего рода дань традиции в настоящее время с методом капиллярного поднятия вполне конкурируют и даже превосходят его другие методы. [c.20] Экспериментальные особенности метода капиллярного поднятия, по-видимому, лучше всего обсуждаются в работах Ричардса и Карвера [11] и Гаркинса и Брауна [12]. Для наиболее точной работы необходимо, чтобы жидкость полностью смачивала стенки капилляра и, таким образом, не было неопределенности, вводимой краевым углом. Как правило, используют стеклянные капилляры, которые прозрачны и к тому же смачиваются большинством жидкостей. Стекло должно быть очень чистым, но даже в таком случае целесообразно использовать отступающий мениск. Капилляр следует устанавливать строго вертикально. Радиус его необходимо тщательно измерить, он должен быть одинаковым по всей длине капилляра. Сечение капилляра может отклоняться от круга не более чем на несколько процентов. [c.20] По определению h — высота капиллярного поднятия над поверхностью, для которой ЛР равна нулю, т. е. над плоской поверхностью жидкости. На практике же h измеряют относительно поверхности жидкости в широкой трубке или кювете (рис. Ь8). Капилля )ное поднятие может быть заметным и в относительно широких трубках. Так, в кювете радиусом 1,6 см поднятие воды составляет 0,04 мм, при радиусе 2,7 с 1 оно равно всего 0,0009 мм. [c.20] Основные особенности метода капиллярного поднятия можно суммировать следующим образом. Метод считается одним из лучших и наиболее точных прямых методов и дает погрешность всего несколько сотых процента. Однако по практическим соображениям угол смачивания должен быть равен нулю, и необходимы довольно большие объемы растворов. Если используются стеклянные капилляры, щелочность растворов не должна превышать некоторого предельного значения. Различные варианты метода капиллярного поднятия рассмотрены в работах [13] и [16]. [c.20] Вернуться к основной статье