Способ определения поверхностного натяжения жидкости

128362Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именнок исследованию поверхностных свойствжидкостей и может быть использованопри изучении поверхностных явлений 5в жидкостях, в частности в жидкостях с пленками поверхностно-активныхвеществ (ПАВ), а также для контроля отсутствия (наличия) примесейПАВ в чистых жидкостях,10Целью изобретения является расши"рение класса исследуемых жидкостей.Ма чертеже приведена схема устройства для реализации предлагаемогоспособа.Изобретение основано на эффектепараметрического возбуждения поверхностных волн. Он заключается в том,что если сосуд с жидкостью будет совершать вертикальные гармоническиеколебания в поле силы тяжести по закону Б = А сов Я С, где П - смещение сосуда", А - амплитуда," Я - частота, то на поверхности жидкости будут возбуждаться волны с частотой5и = - . При этом каждая частица2жидкости относительно движущегося.сосуда находится в переменном полесилы тяжести, эффективное ускорение которого д(С) = (1 - р сов Я ) я, гдеАЯР = : --- безразмерная амплитуЯда модуляции, д - ускорение силытяжести. Тогда, если частота Р =Я- изменения параметра (С)271вдвое выше собственной частоты колебания частиц жидкости, то по отно 4 Опению к столь угодно малым возмущениям при амплитуде р модуляциивьше некоторой критической (пороговой) состояние равновесия частиц поповерхности жидкости становится не 45устойчивым - возбуждаются волны.ся длительной и трудоемкой процедурой из-за отсутствия резко выраженного максимума в резонансе. В предлагаемом способе для определения Г достаточно только возбудить поверхностную волну, при этом собственная частота Г волны здесь равна половине частоты колебания сосуда (с точностью 0,5 Гц, так как ширина области возбуждения одной моды по частотр равна 1 Гц), Поскольку поверхность жидкости в предлагаемом способе свободна от внешних воздействий, то данный способ позволяет исследовать не только чистые жидкости, но и жидкости с пленкой ПАВ на поверхности.При. этом, как показали эксперименты, пленка ПАВ не увеличивает ширину области возбуждения моды по частоте и тем самым не ухудшает точность определения Е, а следовательно, и оДля измерения длины волны используют известные способы, например, оптические в отрахенном или проходящем свете.Независимо от способа генерации волн на поверхности глубокой (глубина жидкости много больше длины волны 1 ) жидкости их параметры - круговая частота д и волновое число 1 - связаны дисперсионнымф соотношением 1 =. п 1 +Р где ) - плотность жидкости.Из дисперсионного соотношения расчетная Формула для 6 имеет вид3 =Р - (2 3 Т Х)Как показали эксперименты, ширина области неустойчивости, т.е. области возбуждения одной моды, по частоте не превьппает 1 Гц,в этих пределах ошибка определения поверхностного натяжения жидкости б составляет менее 2,5 Е, что и позволило применить предлагаемый способ для измерения Я , В данном способе для точного определения собственной частоты Е волны нет необходимости добиваться максимальной амплитуды поверхностной волны, что являетУстройство для определения поверхностного натяжения соцержит сосуд 1для исследуемой жидкости, располо- О женный на вибростоле 2, к входу электрической части которого подключенусилитель 3 мощности сигнала звуковой частоты. Усилитель 3 соединен суправляющим генератором 4 сигналазвуковой частоты, с помощью которого осуществляется регулировка частоты Р колебаний вибростола 2.В конкретной реализации устройства в качестве вибростола 2 с усилите-35 с роизводственно играфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 лем 3 и генератором 4 использованвибрационный электродинамическийстенд марки ВЭДС - 10 а. Сосуд 1, выполненный из оргстекла имел форму прямоугольного параллелепипеда с размерами дна 16 х 160 мм и высотой 100 мм. Способ осуществляют следующим образом.Исследуемую жидкость наливают в сосуд 1 и с помощью генератора 4 и усилителя 3 устанавливают амплитуду вертикальных колебаний вибростола 2 порядка 0,5 - 1 мм. Далее плавно изменяют регулятором частоту генератора 4 до появления на поверхности жидкости стоячей волны. Фиксируют частоту Р генератора 4, при которой появляется устойчивая картина стоячей волны. Определяют длину волныполученной стоячей волны одним из известных способом, например путем фотографирования сбоку через прозрачную стенку сосуда.И по измеренными Х по формуле (1) определяют коэффициент поверхностного натяжения б Способ использован для измерения б дистиллированной воды и воды с пленкой ПАВ при температуре Т =20 + 2 С.Экспериментальный разброс значений 6 не превышает 1,5 Е,а предельная относительная погрешность определения равна 2,57. Формула и з обретения Способ определения поверхностногонатяжения жидкости, заключающийся во внешнем. периодическом механическом -.:воздействии на жидкость в сосуде, измерении частоты внешнего воздействия и длины капиллярной волны, возбуждаемой на поверхности жидкости при этом воздействиии вычисле нии поверхностного натяжения по измеренным величинам, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что, с целью расширения класса исследуемых жидкостей, внешнее воздействие на жидкость осуществляют вертикальным колебательным перемещением сосуда с постоянной амплитудой и частотой, при которой на поверхности жидкости образуется стоячая капиллярная волна.