Определение коэффициента поверхностного натяжения при помощи горизонтального капилляра

В случае искривления границы воды силы поверхностного натяжения делают дополнительное давление, направленное в сторону вогнутости поверхности. Оно равно , где и — главные радиусы кривизны поверхности, а — коэффициент поверхностного натяжения. Если в горизонтально расположенный капилляр ввести каплю исследуемой воды, смачивающей стены капилляра, то на тор­цах столбика воды оба мениска будут вогнутые. Повысив давление с одной стороны, можно подвести столбик воды к краю капилляра и сделать поверхность 1-го торца столбика воды плоской. Разность давления с 2-ух сторон столбика воды мо­жет быть измерена при помощи U — образного манометра. В данном случае для коэффициента поверхностного натяжения имеем: , где r – радиус капилляра, g — ускорение силы тяжести, h – разность высот уровней в манометре, – плотность воды в манометре. Если сечение капилляра представляет собой эллипс с полуосями a и b, то .

Изменение давления осуществляется поднятием либо опусканием ( с помощью подвижного столика ) сосуда А с водой, соединенного сифоном с другим сосудом В, также заполненным во­дой. Высшая часть сосуда В соединена с капилляром L и манометром М. Для определения положения сосуда А, при котором мениск делается плоским, за концом капилляра L, освещенным лампочкой S, наблюдают в микроскоп маленького роста С. Когда поверхность воды становится плоской, мениск ока­зывается умеренно освещенным. Нужно, чтоб концы капилляра были отлично отшлифованы, и при подведении столбика воды к концу капилляра этот конец был сухим. Величину радиуса капилляра либо главные оси капилляра элли­птического сечения определяют с помощью микроскопа, за ранее определив стоимость деления его шкалы.

Выполнение работы

Заполнение капилляра каплей исследуемой воды произво­дится опусканием его в сосуд с жидкостью. Само измерение сво­дится (если известен радиус капилляра) к отсчету разности уровней в манометре в момент, когда мениск становится плоским. Опусканием сосуда А столбик воды сдвигают к середине ка­пилляра, а потом вновь подводят к концу и повторяют отсчет на манометре. Измерения создают несколько раз и берут среднее значение.