Способ определения температурного коэффициента поверхностного натяжения жидкостей и устройство для его осуществления
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
<ц744282 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 161177 (21) 2544675/18-25 . с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет
Опубликовано 300680. Бюллетень № 24
Дата опубликования описания 300680 (51) м. к.
G 0 N 13/02
Государственный комитет
СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 543.542 (088.8) (72) Авторы изобретения
Б. X. Унежев, С. H. Задумкин, M. М. Махова и Р. Ж. Закуреев
Кабардино-Балкарский государственный университет (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО
КОЭФФИЦИЕНТА ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ
ЖИДКОСТЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО
ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Изобретение относится к методам определения физико-химических характеристик вещества.
До настоящего времени температурный коэффициент поверхностного натяжения жидкостейф экспериментально т определяют только графическим дифференцированием политермы поверхностного натяжения 5, т. е. расчетом по формуле ст т -т (1) где б„ и t5 т -повеРхностное натЯжение жидкости йри температурах Т и Т соответственно. Значения б для разных Т при этом определяют различными методами $1) .
Однако такой способ определения
Д трудоемкий. Кроме того,как это не- 20 посредственно следует из расчетной формулы (1),точность определения— сЫ при этом существенно ниже точности определения поверхностного натяжения.
Цель изобретения заключается в 2с разработке нового, независимого от измерений, способа определения температурного коэффициента поверхностного натяжения жидких веществ и устройства для его осуществления.
Указанная цель достигается тем, что создают разность температур между двумя сообщающимися сосудами с исследуемой жидкостью, в которые опущены идентичные сообщающиеся капилляры, уравновешивают обусловленное изменением температуры изменение давления в капиллярах гидростатическим давлением исследуемой жидкости, изменяя положение одного из сосудов относительно капилляра, а искомую величину находят по формуле ,)ос q(XP Иф„) где r — радиус кайи.нлиь, q — ускорение силы тяжести, д — плотность исследуемой жидкости, hh — изменение глубины погруже. ния капилляра в жидкость при изменении ее гидростатического давления у среза капилляра на величину, равную приращению давления капиллярных сил при изменении температуры на АТ, Р,и и ф — объемные коэффициенты теплового расширения жидкого образца и материала капилля- ра соответственно, х и Н- расстояние от среза капилля
p«I,Ifo дна ""I ВысОта стОлба» ж((дкости н жестком сосуде . О :." и е т cГ :B e H н o °
CH<>.-(«» < -, <( КОТОРОЕ .З(»1(Ъ!. - : HO НИДЕ ДН», ;; ИДЕ (тичных сообщ<1ющихся (<апиллЯрон,. ПО груженных н сообщающиеся сосуды с исследуемой жидкостью, каждый из которых снаб>(<ен нагревателем, капилляры соединены с источником инерт-ного газа, а сосуды — с системой откачки, причем один из сосудов установлен относительно капилляра с возможностью е "o вертикального перемещения. На чертеже схематически представлено,предлагаемое устройство для определения температ»урного ><оэффициента поверх((остного (»атя>(<они?(жидкости, Устройство состоит из днах сообщающихся посpe?JcTBo<1 трубки .L цилиндрических сосудов 2 и 3 с исследуемой жид(<ость(а, B которые 1(of py >êeны дна Оцинаковых так>кe со<>б(ца(эщих ИСТОЧНИКОМ И(,ЕРТНОГО Гаэа (IIcf ЧСРТЕжЕ не показан). Coñóäû 2 и 3 снабже((ы нагревателями 8 и 9, при помощи которых создается необходимая разность температур у кончиков капилл.-:Doe B <"ocóäà>I. Разность температ»ур;(<ид",," KOH» I »?С>тройстно работае. слепу";э;"и;и обра== см. Вра(((ением термостата 1 4»(э(<,зу.;горизонтальной оси 15 жестко =-акрепленное н нем устройство устава."-.пинаетсЯ и рабочем положении Пни ЭТОМ ПаРаЛЛЕЛЬНЫЕ Каг(ИЛЛЯРЫ Pc.C положены вертикально и погру:ахеи(1 н жиДкОсть Нс» ОДинакон»)ю глУбинУ, ПОследнее достигается следующим образом. При помощи игольчатогo н<атекателя 7, посредством капиллярон 4 и 8 через жидкость медленно пропускаются пузырьки инертного газа (Не, AI). Одновременным регулиро-ванием глубины погружениЯ ка?1илляра 4 в жидкость при помощи микровинта 13 добиваются положения, когда .-?узырьки газа при одинаковой температуре у кончиков капил?(ярон отрынаются от них одновременно. В этот момент положение микрометрического винта фиксируется. При повышении нагревателем 9 температуры жидкости н сосуде 3, остав5 ляя при этом температуру жидкости во нтором сосуде 2 прежней, то отрыв пузырьков от обоих капилляров перестает происхоцить одновременно. Пузырьки теперь выходят через тот калил ляр, у среза которого су(<ма(зное давление (гидростатическое плюс лапласонское) меньше. Параллельным перемещением дна сосуда 2 на < Ь путе(( поворота макронинта на некоторый угол h, 36 где 6 — поверхностное натяжение; g — плотность жидкости; ? <» = Э г — радиус капилляра; его линейный коэффициент теплового расширения, Ь вЂ” глубина погружения капиллярон в жидкость при температуре Т; ,(1Ь-- — I((l". — изменение глубины погружения капилляра при повороте микровинта на угол Ю; Ь, — шаг нинта; (э,; — плотность жидкости при Т+ 7 Ь вЂ” значение, которое принимало бы Ь„ если бы стенки сосуда не испытывали теплового расширения при нагревании егo I-Ia II, Т, ® h hI -- поправочный член, учитын ающий тепловое расширение сосуда и находящейся в нем жидкости при их нагревании на Т. Пренебрегая величинами более высо.<ого порядка малости, формулу (2) перепи;"ына эт н ниде (36 (г(э o(, <1 (Х (Г > . -< (3)
Нетрудно заметить, что наиболее сушестзенный нклад н поправочный член --, (-"s,) вносится соотношением между коэффициентом объемного расширения жидкой фазы (р ) и твердой стенки (p. †3<А ) прибора. Б самом деле, для подавляющего большинства жидких веществ 6- 10 100 дин/см. Если прибор изготовлен ,<О из кварца, тосК б 10 > рад (ис(6-10 10 в дин/см град, а так как г - 10 см, р-1 г/см"., q!10 ñì/ñåê, àh10 см, -( то и<(»/2грьЬ 10 дин/см ° град. При переходе от кнар< а к молибдено-в ному стеклу ((("" 10 град ) эти поправ744282 ки не приобретают практического эначен .я. Пренебрегая ими, окончательно. получается "Р РЧ(Рж ""I ò) где х и Н вЂ” расстояние от среза капилляра до дна и высота столба жидкости в жестком сосуде при температуре Т соответственно. Зная параметры прибора и плотность жидкости при температуре опыта, по формуле { ч) определяется + с укаДТ ванной точностью. Для этого достаточно измерять угол поворота микровинта ЬЧ и разность температура Т у кончиков капилляров.à4 < О, если в результате поворота микровинта глубина погружения капилляра в жидкость уменьшается (и наоборот). Метод применим для смачивающих и несмачивающих капилляр жидкостей. При этом он позволяет определить 20 знак без всяких измерений. ПредolC лагаемое устройство может быть одновременно использовано также для измерения поверхностного натяжения, для чего достаточно присоединить к 25 нему манометр. Формула изобретения ЗО 1. Способ определения температурного коэффициента поверхностного натяжения жидкостей путем измерения поверхностных характеристик и последующего расчета, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности и снижения трудоемкости измерений, создают разность температур между двумя сообщающимися сосудами с исследуемой жидкостью, в которые опущены идентичные сообщающиеся ка:пилляры, уравновешивают обусловлен ное изменением температуры изменение давления в капиллярах гидростатическим давлением исследуемой жидкости, изменяя положение одного из сосудов относительно капилляра, а искомую величину находят по формуле d6 т gh г <Ят 2. УС Лт 2 " " где r — радиус капилляра; q — ускорение силы тяжести; p — плотность исследуемой жидкости h — изменение глубины погружения капилляра в жидкость при изменении ее гидростатического давления у среза капилляра на величину, равную приращению давления капиллярных сил при изменении температуры надТ; 1 и р — объемные коэффициенты тепЖ т лового расширения жидкого образца и материала капилляра соответственно; х и Н вЂ” расстояние от среза капилляра до дна и высота столба жидкости в жестком сосуде соответственно. 2. Устройство для осуществления способа по п. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что оно выполнено в внде двух идентичных сообщающихся капилляров, погруженных в сообщающиеся сосуды с исследуемой жидкостью, каждый из которых снабжен нагревателем, капилляры соединены с источником инертного газа, а сосуды — с системой откачки, причем один из сосудов установлен относительно капилляра с воэможностью его вертикального перемещения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Семенченко В. К. Поверхностные явления в металлах и сплавах, М., Гостехиздат, 1957, с. 61-75(прототип) 744282 Заказ 3783/8 Тираж 1019 ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель С. Беловодченко Редактор В. Романенко Техред Л. Теслюк Корректор В. Синицкая
