Поверхностное натяжение жидкостей, методы измерения динамические

Динамические методы. Среди рассмотренных методов определения поверхностного натяжения только метод капиллярного поднятия и метод равновесной формы капли или пузырька полностью статичны, а в остальных методах измерение связано с более или менее быстрым изменением величины поверхности. Несмотря на это, динамическими принято называть только такие методы, в которых поверхностное натяжение измеряется при ритмичных колебаниях поверхности жидкости. Такие колебания возникают в струях, при деформации капель, а также на поверхности возмущаемой жидкости. Во всех этих случаях стремление жидкости уменьшить свою свободную поверхность, мерой чего является поверхностное натяжение, противодействует увеличению поверхности. Если под [c.121]

Методы измерения поверхностного натяжения жидкостей делят на статические, полустатические и динамические. [c.37]

Методы определения поверхностного натяжения жидкостей обычно делят на статические и динамические [1, 6, 7, 15—17, 109]. Измерение поверхностного натяжения статическими методами проводят при неподвижных или медленно образующихся поверхностях раздела, а динамическими — при движущихся и непрерывно обновляющихся поверхностях. К группе статических методов относят метод неподвижной капли и метод капиллярного поднятия. К этой же группе можно отнести метод измерения наибольшего давления в пузырьках (каплях), метод отрыва кольца, метод Вильгельми и метод взвешивания (счета) капель. К динамическим относят следующие методы капиллярных волн, колеблющихся струй, вращающейся капли. [c.73]

Классификация методов измерения поверхностного натяжения. Существуют статические и динамические методы. Статические методы заключаются в измерении натяжения практически неподвижных поверхностей, образованных за некоторое время до начала измерения. В основе каждого статического метода лежит один из следующих двух принципов наиболее точные методы связаны с измерением разности давлений между вогнутой и выпуклой сторонами поверхности раздела, обладающей поверхностным натяжением (гл. 1, 10) и во многих случаях сводятся к измерению гидростатического давления у поверхности жидкости предписанной кривизны к числу этих методов относятся многочисленные варианты метода капиллярного поднятия, метод максимального давления пузырьков, метод счёта капель и метод неподвижных капель второй принцип, дающий менее точные результаты, но во многих случаях более удобный благодаря быстроте измерений, заключается в растяжении плёнки жидкости, временно прилипающей к твёрдой рамке к числу таких методов принадлежит метод отрыва кольца от поверхности жидкости и измерения поверхностного натяжения мыльных растворов путём растяжения мыльной плёнки. [c.466]

Динамическое поверхностное натяжение чистых жидкостей практически не отличается от статического. В растворах же, и особенно в растворах поверхностноактивных веществ, динамическое поверхностное натяжение выше статического вследствие того, что для диффузии поверхностноактивного вещества к свежеобразованной поверхности раздела требуется определенное время. Один из наиболее известных старых методов определения динамического поверхностного натяжения основан на продавливании струи жидкости через эллиптическое отверстие и наблюдении изменения поперечного сечения струи на различных расстояниях от отверстия. Серьезным недостатком этого метода является его чувствительность к влиянию турбулентности потока жидкости и необходимость производить в ряде случаев дополнительные гидродинамические расчеты. Новый и более изящный метод измерения динамического [c.282]

Наиболее доступными для экспериментального измерения поверхностного натяжения являются системы жидкость — газ и жидкость — л<идкость. Существующие методы дают возможность измерять о при неподвижной межфазной поверхности (статические) и при движущейся поверхности раздела (динамические). Недостатком динамических методов является сложность их аппаратурного оформления. Кроме того, для надежного измерения поверхностного натяжения растворов, и, в частности, растворов ПАВ, необходимо их выдерживать определенное время для установления равновесия в поверхностном слое. [c.11]

Для измерения поверхностного натяжения индивидуальных жидкостей пригодны все методы, поскольку между результатами, полученными статическими и динамическими способами, нет заметной разницы. У растворов же результаты измерений о разными методами могут сильно отличаться из-за медленного установления равновесного распределения растворенных веществ между свеже-образованной поверхностью и объемом раствора. Это в особенности относится к растворам мицеллообразующих и высокомолекулярных ПАВ (белковые вещества, сапонины, высшие гомологи мыл). Получение в таких растворах равновесных значений поверхностного натяжения требует применения статических методов. Пригодны и некоторые из полустатических методов, например методы отрыва кольца, счета капель, наибольшего давления пузырьков и др. При простоте и удобстве работы эти методы дают вполне удовлетворительные результаты, если измерения проводят таким образом, что время формирования новой поверхности в виде капли является достаточным для установления концентрационного равновесия. В растворах низкомолекулярных ПАВ равновесные значения а обычно достигаются менее чем за минуту для растворов ПАВ более сложной структуры на установление равновесия может потребоваться до нескольких десятков минут в связи с медленной диффузией их молекул. Таким образом, для правильного выбора метода исследования необходимо учитывать кинетику установления равновесных, т. е. наименьших, значений поверхностного натяжения. [c.311]

Результаты определения поверхностного натяжения чистой жидкости не должны зависеть от используемого метода измерения. Так фактически и обстоит дело, хотя из-за сложности математической обработки результатов исследования этих сложных явлений могут наблюдаться кажущиеся различия. Исследование растворов динамическими методами, в том числе и отрывными, нередко дает завышенные значения. Этот вопрос детально обсуждается в работе Пади и Рассела [59]. Отметим также, что аналогичные трудности возникают и при измерении натяже- [c.37]

Зависимость поверхностного натяжения растворов от скорости образования поверхности раздела фаз обнаруживается весьма отчетливо при измерении поверхностного натяжения растворов динамическими методами. Показателен в этом отношении следующий пример [305]. Поверхностное натяжение водных растворов сапонина (смесь глюкозидов) измерялось методом максимального давления пузырька воздуха Рмакс, который выдавливался из капиллярной трубки в жидкость. При малом времени образования пузырька равновесный адсорбционный слой не успевает образоваться и измеренное поверхностное натяжение раствора оказывается выше, чем при термодинамическом равновесии. При увеличении времени формирования пузырька фактическая адсорбция сапонина возрастает (более длительное время происходит диффузия из объема раствора), соответственно поверхностное натяжение уменьшается (рис. .13). [c.200]

Стремление характеризовать свойства чистых жидкостей и растворов поверхностно-активных веществ их поверхностным натяжением вызвано тем, что эта величина поддается сравнительно простому и точному измерению. Многочисленные методы излтерения поверхностного натяжения можно разделить на две группы — статические и динамические. В статических методах измерения производят с неподвижной жидкостью по отношению к поверхности, которая была образована еще до измерения. В этих условиях можно полагать, что равновесие между растворенными веществами (когда измеряется поверхностное натяжение растворов) в объеме и на поверхности установилось. Типичным статическим методом измерения поверхностного натяжения является метод капиллярного поднятия. [c.116]

Поверхностное натяжение жидкостей легко определяют прямым экспериментальным путем. Описанные в литературе многочисленные методы измерения поверхностного натяжения на жидких (подвижных) поверхностях раздела подразделяют на три основные группы 1) статические (методы капиллярного по,анятия и лежачей или висячей капли) 2) полустатические [методы максимального давления пузырька (капли), отрыва кольца, отрыва пластинки, взвешивания или счета капель] 3) динамические (методы капиллярных волн, колеблющихся струй). [c.310]

Педерсон [14] разработал способ измерения динамического поверхностного натяжения методом колебаний струи, вытекающей из эллиптического отверстия. По существу этот метод явился первым точным способом измерения динамического поверхностного натяжения. Однако Педерсон не учел при этом изменения длины волн, наблюдающегося на струе по мере удаления от отверстия, из которого истекает жидкость, даже при использовании чистой жидкости. Точную математическую теорию метода измерения динамического поверхностного натяжения по колебаниям струи разработал Бор 15] он произвел также подробный анализ возможных ощибок при применении этого способа. Бор дал точное изложение метода и установил зависимость между длиной волн, возникающих на струе, вытекающей из отверстия эллиптической формы, и поверхностным натяжением, учитывая при этом инерцию струи, влияние газа, в который поступает из отверстия струя, и вязкость вытекающей жидкости. Бор, используя предложенную теорию, поставил опыты по определению динамического поверхностного натяжения воды, которое оказалось равным при 20° 72,23 дин1см. Этот способ был применен и в других работах [16, 17] для ряда водных растворов неорганических солей. [c.165]

Ганзер [20] рекомендует для определения динамического поверхностного натяжения использовать метод истекающей струи в сочетании со скоростной киносъемкой для наблюдения за возникновением при этом волн. Бонд [21] предложил для измерения динамического поверхностного натяжения использовать столкновение двух коаксиально направленных струй жидкости, из которых одна направлена вверх, а другая ей навстречу — вниз. При встрече этих струй образуется тонкий, почти горизонтальный диск, по диаметру которого можно вычислить динамическое поверхностное натяжение. Этот способ [c.165]

В области изучения кинетики адсорбционных процессов особо выделяют вопрос о скорости достижения равновесного значения поверхностного натяжения в растворах поверхностноактивных веществ. Наиболее распространенным способом измерения так называемого динамического поверхностного натяжения является метод наблюдения колебаний струи, вытекающей из отверстия эллиптического сечения. Недостатком этого, как и других методов, в которых измерения производятся над жидкостью, находящейся в движении, является то обстоятельство, что на получаемые результаты могут влиять турбулентность и конвекция. Так, Сёзерленд [123], тщательно изучив этот вопрос, сопоставил данные, полученные методом погружения пластинки Вильгельми, с рассчитанными теоретически на основании моделей процесса диффузии и пришел к выводу, что независимо от применяемого метода на отдельных этапах переноса поверхностноактивного вещества к поверхности участвует и конвекция. Если она происходит полностью под поверхностью, то ее влияние компенсируется и скорость диффузии в поверхностные слои может быть точно определена. Эдисон с сотрудниками [124] изучил для ряда жирных спиртов и высших алкилсульфатов кинетику формирования адсорбционных слоев и кинетику десорбции при их сжатии. Полученные ими данные были использованы в ряде теоретических исследований этих явлений [125]. Познер [c.299]

Паддей (1957) усовершенствовал метод Вильгельми в соответствии с законом Абрибата — Догнона (1939), заключающегося в том, что сила, действующая на пластинку, частично уравновешивается грузом, а частично силой, возникающей в подвижной электрической катушке при пропускании тока через нее. В методе Паддея груз замещался дополнительной катушкой и прибор давал показания (в дин см), включая концевую поправку на длину пластинки при калибровке. Поверхностные натяжения непрерывно образующихся новых поверхностей можно определить, нагнетая жидкость в верхнюю часть вертикальной открытой трубки и давая затем ей возможность опускаться вниз по межтрубному пространству. Измерения проводились в верхней части трубки. Можно получать также сравнимые данные динамического поверхностного натяжения. [c.168]

Вязкость и плотность составляющих дисперсию фаз, а также поверхностное натяжение между чистой жидкостью и газом, могут быть измерены с достаточной точностью. Поверхностное натяжение систем, представляющих собой раствор или мицеллярную дисперсию, определяется менее удовлетворительно, так как свободная поверхностная энергия зависит от концентрации раствора на поверхности раздела. Динамические методы и даже некоторые из так называемых статических методов предполагают создание новых поверхностей раздела фаз. Так как установление равновесия между концентрацией на этой поверхности и в основной массе жидкости требует определенного времени, в измерение поверхностного натяжения вносится погрещ-ность, если производить его прежде, чем раствор успеет продиффундировать к новой поверхности. Из.иере-ния поверхностного натяжения растворов лаурилсуль-фата натрия по максимальному давлению пузырьков оказались на 40—90% выще замеров, проведенных с помощью тензометра, причем большее отклонение соответствовало концентрации сульфата 100, а меньщее — 2500 частей на миллион. [c.86]

Динамические методы колебания струй и капель. При выходе струи из некруглого отверстия поверхностное натяжение начинает выправлять отклонение струи от круглого сечения, но после возвращения к круглой форме инерция жидкости вновь нарушает симметрию. При наблюдении струи сбоку, на ней видны периодически чередующиеся сужения и вздутия, причём из расстояний между ними можно вычислять поверхностное натяжение. При деформации сферической капли поверхностное натяжение также стремится восстановить сферическую фо[ му, что также вызывает колебания. Теория обоих этих видов колебаний была разрабогана Рэлеем причём теория колебаний струй была уточнена Бором который ввёл поправку на вязкость жидкости. Измерения поверхностного натяже- [c.493]

Измерение поверхностного натяжения. Для измерения поверхностного натяжения пригодны многие методы. Они могут быть разделены на две основные группы статические и динамические. Некоторые методы не принадлежат к одной определенной группе, а занимают промежуточное положение между ними. Статическое поверхностное натяжение представляет равновесное натяжение, а динамическое поверхностноё натяжение представляет натяжение жидкости в условиях образов вания свежих поверхностных слоев. Время, необходимое для достижения поверхностного равновесия в чистой жидкости, чрезвычайно мало,— это, вероятно, миллионная доля секунды. Время, необ одимое для достижения [c.221]

Удобный метод проверки уравнений (IV. 6) и (IV. 8) заключается в том, что течение смачивающей жидкости по твердой поверхности вызывается действием внешней силы. Например, изменяя разность давлений на концах капиллярной трубки, можно в широких пределах вырьировать скорость перемещения линии смачивания [20, 65, 206, 208, 209]. Другой способ состоит в измерении динамических краевых углов при различных скоростях погружения тонкой проволоки в жидкость [184]. Такие эксперименты проводились на большом числе систем в условиях избирательного смачивания и на границе твердое тело — жидкость — воздух с жидкостями, имеющими низкое поверхностное натяжение (вода, органические жидкости), в контакте с различными металлами, стеклом, полимерами. Во многих системах происходило полное смачивание в других имело место ограниченное смачивание (0о<9О°). [c.124]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология