Метод исследования

Прибор сталагмометр (греч. сталагма - капля) представляет собой стеклянную трубку с шарообразным расширителем (рис 2), выше и ниже которого на стекле нане­сены две метки, ограничивающие неко­торый объем набираемой между этими метками жидкости. Нижний конец трубки сделан в виде плоского хорошо от­шлифованного диска. Для засасывания жидкости в сталагмометр служит рези­новая груша.

Рис.2

 

Жидкость, вытекая из отверстия, растягивает поверхностную пленку и стремится образовать сферическую каплю, в результате чего в месте соединения жидкости с трубкой образуется шейка. Отрыв капли происходит в тот момент, когда сила тяжести капли Р преодолевает силу поверхностного натяжения F, действующую по периметру шейки. Если радиус шейки равен r, то сила поверхностного натяжения F=2πrσ. В момент отрыва капли силы P и F равны, т. е. Р=2πrσ. Из этого выражения можно определить величину КПН. Однако, поскольку радиус шейки капли измерить практически невозможно, приходится прибегать к косвенным измерениям.

Пусть имеются две жидкости, одна из которых исследуемая, а другая – эталонная, т. е. такая жидкость, КПН которой известен с достаточно большой точностью (обычно в качестве такой жидкости берется дистиллированная вода). Тогда для эталонной и для исследуемой жидкостей можно написать равенства: Р₀ = 2πrσ₀ и Р=2πrσ, где Р₀ и Р – соответственно веса эталонной и исследуемой жидкостей. Радиусы шеек капель принимаем одинаковыми, хотя это и не совсем точно. Разделив почленно оба равенства друг на друга, получим: σ₀/σ = Р₀/Р.

Пусть из объема V, ограниченного метками на сталагмометре, вытекает n₀ и n капель эталонной и исследуемой жидкостей. Тогда объем каждой капли соответственно равен:

V/ n₀ и V/ n. Зная плотности жидкостей, можно найти веса капель: ρ₀gV/n₀ и ρgV/n.

Таким образом, можно получить следующее равенство:

 

σ0	=	P0	=	ρ0gV/n0	=	ρ0n
σ	P	ρgV/n	ρ n0

 

Отсюда искомое значение КПН:

σ = σ0	ρn0	(3)
ρ0n

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Приборы и принадлежности: Сталагмометр. Термометр. Резиновая груша. Сосуды с дистиллированной водой и с исследуемой жидкостью. Сосуд для промывки сталагмометра.

 

Определение КПН с помощью сталагмометра сводится к измерению числа капель исследуемой и эталонной жидко­стей, в качестве которой берется дистиллированная вода.

В работе исследуется зависимость КПН от концентрации растворов этилового спирта. Значения плотностей дистилли­рованной воды и растворов, а также значение КПН дистиллированной воды при температуре, при которой проводятся измерения, приводятся в таблицах 1. и 2.

 

ЗАДАНИЕ