Метод отрыва капель

Метод отрыва капель основан на том, что при образовании капель жидкости, вытекающей из узкой вертикально расположенной трубки внутреннего радиуса r, отрыв капли происходит в момент, когда её сила тяжести преодолевает силу поверхностного натяжения, действующую по периметру шейки капли (рис. 12а).

Считаем радиус шейки капли равным внутреннему радиусу r трубки. В момент отрыва наблюдается неустойчивое равновесие, т.е. сумма всех сил, действующих на каплю равна 0. Так как сил всего две, то тогда по модулю F_тяж = F_nов. По определению коэффициента поверхностного натяжения , где l - длина поверхности капли, соприкасающейся с трубкой и равна длине окружности l = 2πr, а значит F_nов = σ · l = σ · 2 π r. Отсюда .

Как известно, сила тяжести равна F_тяж = mg, где g – ускорение свободного падения, а m – масса капли. Масса капли равна m = ρ ·V, где ρ – плотность жидкости, а V – объём капли.

Тогда .

Объём V одной капли мал и определить его непросто, поэтому обычно считается число капель n (порядка 30-100) и определяется объём этого количества капель V_n (уже достаточно большой). Понятно, что объём одной капли . Отсюда .

Сначала трубка наполняется контрольной жидкостью (водой) с плотностью ρ ₀ и считается число капель п₀, образующих при вытекании из трубки в стакан объём V_n0.

Тогда .

Затем трубка наполняется исследуемой жидкостью с плотностью ρ ₁ и считается число капель п₁, образующих при вытекании объём V_n1.

В этом случае .

Разделив σ ₁ на σ ₀, получаем: .

Если количество капель мы отсчитываем в обоих случаях одинаковое (n₀ = n₁), то формула упростится так:

.

Тогда коэффициент поверхностного натяжения неизвестной жидкости будет равен:

.

Если мы задались целью накапать одинаковый объём обеих жидкостей (V_n0 = V_n1), то формула упростится, но по-другому:

.

В этом случае коэффициент поверхностного натяжения неизвестной жидкости равен .

Коэффициент поверхностного натяжения воды σ ₀ при данной температуре берётся из таблицы.