Determinarea tensiunii superficiale a unui lichid prin metoda stalagmometrica

Determinarea tensiunii superficiale a unui lichid prin metoda stalagmometrica

Metoda stalgmometrica de determinare a tensiunii superficiale face parte dintre metodele bazate pe compararea fortelor superficiale cu fortele gravitationale. Ea se bazeaza pe observatia ca un lichid aflat intr-un tub capilar se scurge din aceasta formand picaturi. Marimea picaturilor formate la capatul capilarului depinde de tensiunea superficiala alichidului si anume, in momentul ruperi, greutatea picaturii de lichid, notata G', este egala cu forta elastica de intindere a ''membranei'' ce sustine picatura, notata F. Fie R raza interioara sau exterioara a capilarului, dupa picatura se desprinde de peretii interiori sau exteriori ai acestuia si s, tensiunea superficiala a lichidului. Forta exercitata de-a lungul circumferintei capilarului si care sustine picatura pana la desprinderea acesteia, este egala cu:

F=2pRs (1)

In momentul desprinderii:

G'=2pRs (2)

Deoarece cantarirea unei singure picaturi este afectata de erori mari de masura, se lasa sa picure din capilar un numar n egal cu 100 de picaturi care se cantaresc. Fie G greutatea acestora. Atunci greutatea unei singure picaturi este:

unde am notat cu m masa, exprimata in Kg a n picaturi si cu g, acceleratia gravitationala.

Cu aceste precizari formula (2) devine:

. (3)

Formula (3) permite determinarea lui s atunci cand se cunosc R, m si n.

Studiile lui W. Harkins au aratat insa ca aceasta formula simpla este afectata de erori mari, datorita faptului ca ruperea picaturii se face dupa circumferinta unei gatuituri mai mici decat cea a capilarului. El a introdus un factor de corectie empiric care, dupa cum arata forma sa, este functie de raportul dintre raza capilarului si radacina cubica a volumului picaturii, V. Dependenta factorului de corectie de tine seama de faptul experimental ca picaturi asemenea geometric se rup in acelasi mod.

Formula lui Harkins este:

(4)

de unde:

. (5)

Volumul V al unei picaturi se determina simplu cunoscand masa unei picaturi si densitatea r a acesteia, cu formula:

. (6)

Valorile functiei f, asa cum au fost date de Herkins, sunt trecute in Tabela 19 de la sfarsitul prezentului ''Caiet de lucrari practice''.

Descrierea aparatului:

Stalagmometrul este format dintr-un mic balon de sticla care este prevazut la partea inferioara cu un tub capilar. Orificiul de scurgere se termina cu o suprafata bine slefuita. In partea superioara balonasul se continua cu un tub de sticla terminat cu un tub de cauciuc. Pe tubul de cauciuc se afla o clema cu un surub care regleaza in mod convenabil viteza de curgere a picaturilor. Aparatul se fixeaza in pozitie verticala pe un stativ.

Modul de lucru:

Aparatul se spala cu apa distilata si se fixeaza pe stativ.

Se cantareste micul cristalizor gol si bine uscat.

Se umple stalagmoetrul cu apa distilata. Pentru aceasta se introduce partea inferioara a lui intr-un pahar cu apa distilata si se aspira prin tubul de cauciuc. Se strange repede clema. Daca in timpul aspiratie intra in aparat si bule de aer ce intrerup coloana, acesta trebuie golit si umplerea lui trebuie repetata.

Se pune cristalizorul uscat sub capilar si desuruband foarte putin clema ce strange tubul de cauciuc se lasa sa cada in cristalizor un numar de 100 de picaturi de apa distilata cu viteza cea mai mica posibila. Se afla prin cantarire masa celor 100 de picaturi de apa.

Se calculeaza cu formula (6) volumul unei picaturi considerand densitatea apei egala cu 1000. Se afla valoarea factorului de corectie f folosind       Tabela 19. Din formula (5) se determina tensiunea superficiala a apei in Se repeta determinarea de trei ori.

Raza capilarului este trecuta pe aparat.

Atentie: Clatinarea aparatului ca si neverticalitatea sa sunt importante surse de erori.

Calculul erorilor:

Se calculeaza eroarea maxima asupra lui s ass cum rezulta din formula (5) dezrminand mai intai eroarea relativa maxima.Penru aceasta se alege una dintre cele trei determinari.Eroarea asupta masurarii masei,dm,este determinata de balanta folosita,d R este trecut pe aparat,iar dm se ia egal cu zero.

Eroarea asupra factorului f(R/V^1/3) se compune din doua erori:una datorita impreciyiei tabelei,d f,adica a zecimalelor neglijate sau rotunjite din tabela sI o alta eroare datorita impreciziei detrminarii raportului R/V^1/3,d f.Dupa cum se vede din tabela lui f,avem d f=0,0001.Sa presupunem ca am obtinut R/V^1/3=0,73330,002.Din tabela se vede ca acestei erori a lui R/V^1/3 ii corespunde o erare:

deci

Rezultatul se va scrie sub forma: