Способ определения температурного коэффициента поверхностного натяжения жидкостей и устройство для его осуществления

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ц 744282(51)М. Кл. 6 01 й 13/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГОКОЭФФИЦИЕНТА ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯЖИДКОСТЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГООСУЩЕСТВЛЕНИЯ 30 Изобретение относится к методам определения физико-химических характеристик вещества.До настоящего времени температурный коэффициент поверхностного натяжения жидкостейфф экспериментальнотопределяют только графическим дифференцированием политермы поверхностного натяжения б, т. е. расчетом по Формуле дб бдт тт-т(1) где б и бт -поверхностное натяжение жидкости йри температурах Т и Т соответственно. Значения б для разных Т при этом определяют различными методами 111. Однако такой способ определения Д трудоемкий. Кроме того,как это не посредственно следует из расчетной Формулы (1),точность определения - при этом существенно ниже точности определения поверхностного натяжения.Цель изобретения заключается в 25 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 сисследуемой жидкостью, в которые опущены идентичные сообщающиеся капилляры, уравновешивают обусловленноеизменением температуры изменение давления в капиллярах гидростатическимдавлением исследуемой жидкости, изменяя положение одного из сосудовотносительно капилляра, а искомуювеличину находят по формуле- = - ",)ос- рс(Хр -Иу )где г - радиус кайиллирао - ускорение силы тяжести,д - плотность исследуемой жидкости,дп - изменение глубины погруже. ния капилляра в жидкостьпри изменении ее гидростатического давления у срезакапилляра на величину, равную приращению давления капиллярных сил при изменениитемпературы на дТ,,и и- объемные коэффициенты теплового расширения жидкогообразца и материала капилля-ра соответственно, х и Б- расстояние от среза капилляра ДО Дна ":1 Высота столбажидкости в жестком сосуде;,. О г ВЕТС гВЕННОСП;-"С: СТВЛЯЮТ Д ТГ йгтэвкоторое ВИ 1 О 1.-:.Во В Вице двух идетич 11 ых сообщающихся капилляров,. по-груженных В сообщающиеся сосуды сисследуемой жидкостью, каждый нзкоторых снабжен нагревателем, капилляры соединены с источником инертного газа а сосуды - с системойоткачки, причем один из сосудовустановлен относительно капилляра свозможностью его Вертикального перемещения.На чертеже схематически представлено,предлагаемое устройство дляОпределения температурного коэффициента поверхностного натя:11 ени 1 жицкости,устройство состоит из Двух сообщающихся посредством трубки 1 цилиндрических сосудов 2 и 3 с исследуемой жидкостью, В которые г;О 1-ружены дВа ОцинакОвых таоке сообщающихся межДу ООбОЙ капилляра 4 и 5. г.,Ообщающиеся сосуды соединены посредством вентиля 6 с системой откачки,а капилляры - через натекатель 7 систочником и 11 ертного газа (нл чертежене показан), Сосуды 2 и 3 снабже 11 ынагревателями 8 и 9, при помощи которых создается необходимая разнсстьтемператч у кончиков капилляров всосудах, Вазность температур жид -кОсти у конч 11 ков кап 1111 ляров ф 11 ксируется Д 11 фференциаль 11 ой термо 11 а -рой 10-10. Ввод исследуемой 11 п 1 дкости В сосу цы 2 и 3 прОиз ВО 1111 Т ся чегоезОтверстия 11- 1 которые зато,1 рыгдгются ( запаиваютсг) . БлдгсдаряВпаянному через конаровые:.1 ереходысильфОН: 12 глъбина 11 опружгНИЯза капилляра 4 В жидкость В сосуДе 2 регул 1 груетсЯ пОсреДством М 11 крОметрического Винта 13 с Вы 1.окойтОчностью Все устройсВО гО 111 еще 11 ОВ термостат 14.устройство работает с 11 е 1 ту 1 г 1 11,1",образом.Вращением термостд.та 14 Вокру 1 горизонтальной оси 15 жестко закрепленное В нем устройство чсГанапивается В рабочем положении. ПриэтОм параллельные капилляры рдс"положены Вертикально и погру:хены Вжидкость на одинаковую глубину по(ладнее достигается следующим Образом. При помощи иголь петого нате .кателя 7, посредством капилляров4 и 5 через жидкость медленна пропускаются пузырьки инертного газа(Не, Аг). Одновременным регупираВанием глубины погружения капилля -ра 4 в жидкость при помощи микровинта13,цобиваются положения, когда пуЗЫРЬКИ Гаэа ПРИ ОДИНаКОВОй тЕМПЕРатуре у кончиков капилляров отрываются от них одновременно. В этот момент положение микрометрического Вин.тд. фиксируется,При повышении нагревателем 9 температуры жидкости В сосуде 3, остав 5ляя при этом температуру жидкости воВтором сосуде 2 прежней, то отрыв пузырьков от обоих капилляров перестает происхоцить одновременно. Пузырькитеперь Выходят через тот калилляр, у среза которого суммагноедавление (гидростатическое плюс лапласовское) меньше. Параллельнымперемещением дна сосуда 2 на а Ь путемповорота макровинта на некоторый уголЬЧ добиваются такого положения, ког 15 да пузь 1 рьки Вновь вь"ходят одновременночерез оба капилляра. Так как диаметрь 1капилляров при одинаковых температурах совершенно одинаковы, то при этомимеет место равенствос 6где 6 - поверхностное натяжение;д - плотность жидкости;/ Бг - радиус капилляра;его линейный коэффициенттеплового расширения,Ь - глубина погружения капилляров в жидкость при температуре Т;,ЛЬ - йЮ, - изменение глубины погружениякапилляра при повороте микровинта на угол ЛЮ,плОтнОсть жиДкости при Т+Трзначение, которое принималобы Ь если бы стенки сосудане испытывали теплового расширения при нагревании егона Т,49 Ь Ь 1 -. поправочный член, учитывающийтепловое расширение сосудаи находящейся в нем жидкости при их нагревании на АТ. Пренебрегая Величинами более высокого порядка малости, формулу (2) перепиг"ывают в ВидеС 6 Г 10 О Ь 1 1Г . -г (3)13 Т 43 СЬТНетрудно заметцть, что наиболеесущественный Вклад в попрдвочвый член- М ".)Вносится соотношением между коэффициентом объемного расширения жид 55 кой Фазы (р ) и твердой стенки(Рт =3 д ) прибора.В самом деле, для подавляющегобопьшинства жидких веществ б100 дин/см. Если прибор изготовленО из кварца, ТОО. б 10 1 рад 1 НО 6-1010 в дин/см град, а так как г - 10 см,рг/см", ц-.10 зсм/секф, 6 Ьсм,то и й/2 г рЬЬ 10 дин/смград,При переходе от кваР 1 а к молибдено Ному стеклу Ъ 10 град ) эти поправ 744282ки не приобретают практического эначен.я. Пренебрегая ими, окончательно. получается- - - гр - ,р(р -Н,) (") где х и Н - 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 (1) определяется сб с укаНТ ванной точностью. Для этого достаточно измерять угол поворота микровинта дЧ и разность температур д Т у кончиков капилляров.дЮ ( 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. Предбблагаемое устройство может быть одновременно использовано также для измерения поверхностного натяжения, для чего достаточно присоединить к 25 нему манометр. Формула изобретенияЗО1. Способ определения температурного коэффициента поверхностного натяжения жидкостей путем измерения поверхностных характеристик и последующего расчета, о т л и ч а ю - 35 щ и й с я 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 обусловленное изменением температуры изменение давления в капиллярах гидростатическим давлением исследуемой жидкости, изменяя положение одного из сосудов относительно капилляра, а искомую величину находят по формулесад г дЬ гот х г "ьтРЧ(к Рт 1где г - радиус капилляра;ц - ускорение силы тяжести;р - плотность исследуемойжидкостиЬ - изменение глубины погружения капилляра в жидкостьпри изменении ее гидростатического давления у срезакапилляра на величину, равную приращению давлениякапиллярных сил при изменении температуры надТ;и р - объемные коэффициенты тепЖ тлового расширения жидкогообразца и материала капилляра соответственно;х и Н - 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 экспертизе1. Семенченко В. К. Поверхностныеявления в металлах и сплавах, М.,Гостехиздат, 1957, с. 61-75(прототип)-35, Раушская наб., д. 8 ИИПИ ГосУд по делам 5, Москва, По ое 113 5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4