Метод наибольшего давления в пузырьке газа

 

Основан на измерении давления, при котором происходит отрыв пузырька газа (воздуха), выдуваемого в жидкость через капилляр.

 

Силы поверхностного натяжения препятствуют образованию пузырька (при этом создаётся новая поверхность раздела фаз жидкость - газ). При медленном продавливании пузырька из капилляра в жидкость в нем возникает избыточное внутреннее давление, которое определяется поверхностным натяжением жидкости и кривизной поверхности пузырька. В момент отрыва пузырька от кончика капилляра внутреннее давление максимально и пропорционально σ.

Измерения проводят на приборе Ребиндера^(*) (см. рис.2.9). Кончик капилляра погружают в жидкость так, чтобы он лишь касался жидкости и приподнимал мениск вверх на 1 - 2 мм. При таком условии поправкой на гидростатическое давление при образовании пузырьков можно пренебречь. Измеряют давление Р₀, необходимое для выдавливания пузырька газа в жидкость с известным поверхностным натяжением σ ₀ (обычно воды), а затем - Р_e исследуемой жидкости.

 

 

Рис.2.9. Схема установки для измерения поверхностного натяжения методом наибольшего давления в пузырьке газа:

1 – измерительная ячейка, 2 – капилляр, 3 – аспиратор, 4 – кран, 5 – манометр, 6 – регулятор температуры, 7 – термостат, 8 – контактный, 9 – термометр

 

 

Под действием приложенного извне избыточного давления Δ Р через капилляр продавливается пузырек воздуха. По мере роста пузырька радиус кривизны уменьшается и становится минимальным при r= r_о (когда поверхность пузырька принимает форму полусферы). При увеличении объема пузырька радиус кривизны возрастает r> r_о, следовательно, капиллярное давление Р_σ =2σ /r при r= r_о достигает максимума Р_σ =2σ /r_о.

При Δ Р> 2σ /r_о капиллярное давление не может уравновесить приложенного давления Δ Р, и пузырёк теряет устойчивость:

σ = ½ Δ Р_max r_о

Нужно вводить поправки на сферичность поверхности.

 

Метод отрыва кольца (Дю-Нуи). Измеряется усилие F, необходимое для отрыва от поверхности жидкости тонкого кольца r_k, хорошо смачиваемого жидкостью (θ =0). Метод похож на метод Вильгельми:

, (2.24)

где К – поправочный коэффициент., зависит от геометрии кольца.

Сталагмометрический метод (счета или взвешивания капель)

Основан на определении веса капли, отрывающейся под действием силы тяжести от среза капилляра. В момент отрыва капли ее вес Р уравновешивается силами поверхностного натяжения, умноженными на длину окружности капилляра с радиусом r_о: Р=2π r_оσ /k. (2.25)

где k - поправочный коэффициент, учитывающий, что отрыв капель происходит по радиусу шейки капли, который меньше радиуса самой капли.

В этом методе есть сложности в определении формы и размера капли, отрывающейся от капилляра.

Можно определить поверхностное натяжение жидкости по счету капель (см.рис.2.10):

Рис.2.10. Схема сталагмометра: 1 - капилляр, 2 -верхняя метка, 3 - нижняя метка.

 

 

Начинают считать капли при прохождении жидкостью верхней отметки (2) и заканчивают - при достижении нижней (3).

 

Определив количество капель n_о жидкости, поверхностное натяжение σ ₀ и плотность р_о которой хорошо известны (обычно воды), а затем - число капель n исследуемой жидкости, вытекающей из того же объема, определяют искомое поверхностное натяжение исследуемой жидкости по уравнению:

(2.26)

где р - плотность исследуемой жидкости.

3) Динамические методы. Имеют более специальное назначение: применяются для изучения неравновесных состояний поверхностных слоев жидкости.

Это особенно относится к методу колеблющихся струй. Он изучает свойства поверхности жидкости через малые промежутки времени после их образования. С помощью эллиптического отверстия образуют струю в форме эллиптического цилиндра. Под действием сил поверхностного натяжения, которые стремятся придать струе форму цилиндра с круговым сечением и инерционных сил устанавливаются поперечные колебания струи – большая и малая оси эллипса поочередно меняются местами.

Теория, развитая Рэлеем⁽¹⁶⁾, а затем Нильсом Бором⁽¹⁷⁾ и Сатерлендом позволяет связать длину волны λ на поверхности струи с σ _ж.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Абсолютное давление газа в сосуде равно 0,05 МПа. Чему равно избыточное давление в этом сосуде?
2. Аномальные пластового давления
3. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ОСМОТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ
4. ВЛИЯНИЕ ДАВЛЕНИЯ НА КОЛЛЕКТОРСКИЕ СВОЙСТВА ПОРОД
5. Влияние концентрации (давления)
6. Влияние растворенного газа на миграцию нефти
7. ВНИМАНИЕ: отсоединить источник газа, сбросить оставшееся в маркере давление, отсоединить ствол и фидер
8. ВНИМАНИЕ: отсоединить источник газа, сбросить оставшееся в маркере давление, отсоединить ствол и фидер.
9. Внутренняя энергия газа Ван-дер-Ваальса
10. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКОЙ СВАРКОЙ В СРЕДЕ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА.
11. Газоразрядные лампы высокого давления
12. ГАЗОРАЗРЯДНЫЕ ЛАМПЫ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ