DETERMINAREA COEFICIENTULUI DE TENSIUNE SUPERFICIALA

_{DETERMINAREA COEFICIENTULUI DE TENSIUNE SUPERFICIALA}

A.    Consideratii teroretice

Consideram o masa de lichid; moleculele componente se atrag cu forte numite forte de coeziune (de tip Van der Waals) a caror valoare scade o data cu cresterea distantei dintre molecule.    Distanta de la care fortele de coeziune devine neglijabila definesc sfera de actiune moleculara. Fortele de atractie se manifesta intre moleculele de natura diferita (solid-lichid, lichid-gaz) se numesc forte de adeziune si determina impreuna cu fortele de coeziune fenomene superficiale. Moleculele aflate in interiorul lichidului vor fi supuse unor forte egale, uniform distribuite, a caror rezultanta este nula. Moleculele aflate in stratul periferic de separare lichid-gaz vor fi supuse la forte de atractie diferite, deci rezultanta lor diferita de zero, va fi indreptata spre interiorul lichidului si perpendicular pe suprafata libera. Moleculele aflate sub suprafata aparenta a lichidului, pana la adancime egala cu raza sferei cu actiune moleculara alcatuiesc stratul superficial sau periferic.

Acest strat exercita asupra restului de lichid o apasare ca si cum ar fi o membrana elastica in extensie, care tinda sa revina, la forma initiala de suprafata minima. Forta care are tendinta sa micsoreze cat mai mult aria acestei suptafete periferice, se numeste forta de tensiune superficiala.

Raportul dintre forta de tensiune superficiala si lungimea stratului periferic pe care actioneaza, depinde de natura lichidului si temperatura. Acest raport se noteaza si se numeste coeficient de tensiune superficiala.

Aceasta se defineste ca fiind energia potentiala in unitatea de suprafata libera a lichidului, sau este numeric egal cu lucrul mecanic necesar pentru a mari suprafata membranei periferice cu unitatea:

_S.I

I.Metoda ascensiunii capilare

A.    Consideratii teoretice

Fenomenele capilare constau in variatia inaltimii lichidului in tuburile capilare (r<2,5 mm) fata de nivelul lichidului din vas in functie de raportul ce exista intre functia de coeziune si cea de adeziune.

Daca forta de adeziune Fa > Fo (fig.) (forta de coeziune), lichidul uda peretii tubului, iar forma meniscului este concava. Daca Fa < Fo (fig.), lichidul nu uda peretii vasului, iar forma stratului periferic este convexa.

Folosind legea lui Jurin, ajungem la formula:

I.B.Metodica experimentala

Modul de lucru

1.Se verifica starea de curatenie a capilarelor.

2.Pentru a se asigura un unghi de racordare nul, se introduce capilarul in in lichid la o adancime mai mare si apoi se ridica cu 2-3 cm. Lichidul din capilar va cobora la nivelul corespunzator h.

3.Se citeste nivelul lichidului din capilar, folosind un catetometru, format dintr-o luneta ce gliseaza pe un suport prevazut cu un subler.

h=h₂ - h₁

Raza capilarului se determina din relatia:

unde pentru apa este cunoscut: N/m

Coeficientul de tensiune superficiala se determina din relatia:

Eroarea se calculeaza:

dar

deci:

II.Metoda picaturilor

II.A. Consideratii teoretice

Un lichid care este lasat sa curga printr-un tub cu orificiul stramt, nu curge continuu ci intermitent, prin picaturi. Fiecare picatura se desprinde atunci cand greutatea ei devine egala cu forta de tensiune superficiala.

Astfel:    mg=2

V₁ unde V₁ este volumul unei picaturi

Rezulta:

Daca avem n picaturi, V₁=, si relatia devine:

Consideram un lichid cu coeficientul de tensiune superficiala cunoscut , aflat intr-un volum egal de lichid cu cel studiat:

Prin raportul relatiilor si rezulta: de unde: formula cu care putem obtine cunoscand si .

II.B. Metodica experimetala

Descrierea aparaturii

Folosim stalagmometrul Traube (fig.7), care este o pipeta indoita in partea inferioara, prevazuta cu un orificiu ingust, terminat cu o suprafata plana, partea cu lichidul sa nu urce de-a lungul peretelui. Volumul V este este delimitat de doua repere M, N.

Fig.7.Stalagnometrul Trauble

Modul de lucru:

Se aspira apa distilata in stalagmometru deasupra reperului M.

Se numara numarul de picaturi n₀ cuprinse intre cele doua repere.

Se procedeaza analog cu lichidul de studiat.

Cunoscund densitatea solutiilor, cu relatia se determina

Datele se trec in tabelul de mai jos.

Cu valorile medii obtinute in cele doua metode, se traseaza graficul =f(0%) si se determina concentratia necunoscuta.

Eroarea se calculeaza cu formula: dar deoarece eroarea nu poate intrece o picatura.