Зертханалық сабақ №1

Тақырыбы: Сұйықтың толық беттік энергиясын анықтау

Мақсаты: беттік (фазаарлық) керілуді өлшеу, таза сұйықтағы беттік керілудің температураға тәуелділігін анықтау, толық беттік энергияны және құраушыларды есептеу.

Бақылау сұрақтары:

1. Коллоидты химия қандай беттік құбылыстарды зерттейді?

2. Беттік керілу деген не және ол қандай бірлікте өлшенеді?

3. Беткі қабатты түзетін сұйық табиғатынан, зат табиғатына беттік керілу қандай тәуелділікте болады? Олардағы молекулааралық әрекеттесу қалай болады?

4. Сұйық және қатты денелердің беттік керілуін анықтау үшін қандай әдістер қолданылады?

5. Қалай және неліктен беттік керілу температураға тәуелді?

6. Толық беттік энергияны қандай теңдеумен есептейді? Мұндай есептеулер үшін қандай деректер қажет?

7. Температура беттің түзілу жылуы мен энтропиясына және бірікпеген (ассоциацияланбаған) сұйықтардың толық беттік энергиясына қалай ықпал етеді?

Аспаптар мен ыдыстар: Беттік керілуді анықтайтын аспап. Термостат. Сыйымдылығы 1 және 10 мл тамызғыш.

Реактивтер: Қалыпты (су) және зерттелетін сұйықтар.

Жұмыстың орындалу реті: Беттік керілуді сақинаның үзіліп бөлінуіне сүйеніп анықтау әдісі сұйық бетінде жатқан сым сақинасын үзіп алу үшін жұмсалатын күшті өлшеуге негізделген. Мұндай әдістегі басты шарт - сым сақинаны күшпен тартқанда, оған жұғысқан сұйық әуелі сақинамен бірге көтеріліп барып үзіледі.

Әдетте мәні едәуір күшті Ғ өте сезімтал торзионды таразымен өлшейді. Ондай таразы түрі 1-суретте келтірілген. Оның негізгі бөлігі ілгекке (6) ілінген платина, иін (7) зерттелетін сұйықбетінен сым сақинаның үзу күші тетікті (2) бұрау арқылы орындалады. Көрсеткіш тілше (3) көмегімен таразыдағы шкала бойынша Ғ мәнін анықтайды. Суреттегі 1 - тақтайшаны көтеріп немесе төмендетуге арналған бұранда және 2,5 айналдыратын тетіктер, 3 – көрсеткіш тілше, 4 шкала, 6 ілгек, 7 өлшейтін сақина, 8 табақша, 9 жылжымалы тақтайша, 10 реттеуіш. Өлшеу алдында таразы қондырғыларын деңгей бойынша тексеріп алады. Сақинаны хромды қоспамен мұқият жуып, таза сумен бірнеше рет шайып, су сорғыш не сүзгіш қағазбен сүртіп, кептіреді. Осылайша дайындалған сақина торзиондық таразының ілгішіне ілінеді. Табақшаға (8) зерттелетін сұйықты 5-7 мм деңгейге дейін құяды да оны жылжымалы тақтайшаға 9 орналастырады. Осы тұста сақина 7 табақшаға жанаспауы керек, әрине, ол үшін бұранда көмегімен тақтайшаны төмендетсе болғаны. Таразы реттеуішін 10, бұрап босатып, тетікті 2 айналдыра отырып, сол жақтағы қозғалыссыз тілшені нөлдік бөлікке қояды. Төменгі бұранданы бұрап, сұйықты табақша орналасқан жылжымалы тақтайшаны жоғары көтеріп, сұйықтың беткі қабатын сақинамен жанастырады. Бұранданы кері бұрай отырып жылжымалы тақтайшаны он жақтағы қозғалмалы тілше 4, шкаланың сызығына жеткенше төмендетеді. Бұл таразының жұмысшыжағдайы.

Сол жақтағы тетікті 2 өзіңнен айналдыра бұрып, көрсеткіш тілдің 3 сұйық бетінен сақина үзілген сәтіндегі жағдайын тіркейді.

Әрбір сұйықтар мен ерітінділер үшін үш реттен өлшеп, олардағы күш Ғ мәнінің орташасын алады. Беттік керілуді s c-r = RҒ тендеу бойынша есептейді. Көбейткіш b мәнін беттік керілуді белгілі болатын қалыпты сұйықтан сақинаның үзілгендегі күшінөлшеу кезіндегі алынған мәліметтер бойынша табады.

Зерттелетін сұйықтың беттік керілуін бірнеше температурааралық мәнде өлшейді және осындағы зерттелетін сұйықты, температура аралығын және беттік керілуді sc-r анықтау әдістемесін оқытушы нұсқайды. Өлшеу алдында әрбір температуралық мән үшін, сұйықтың температурасын термостатта тұрақтандырады.

Өлшеу нәтижесі бойыншаsc-r = f(T) тәуелділігі бойынша сызба тұрғызып, ондағы алынатын түзудің еңкіштік бұрышының тангенсі бойынша температуралық коэффициенттің ds /dТ мәнін табады. Әрбір температура үшін, және US = s + qS теңдеулер бойынша US және qS есептейді де сұйықтағы беткі қабаттың термодинамикалық өлшемдеріне тигізер температураның ықпалы жайлы тұжырымдайды.

Сұйықтың толық беттік энергиясын есептеу үшін қажетті тәжірибелік және есептеулік деректерді кестеге толтыру қажет:

Темпе- ратура К Есептеуге қажетгі өлшенетін өлшем, sc-r, Ғ Беттік керілу, sc-r, Дж/м2 Температу- ралық көбейткіш, ds /dТ Беткі қабат бірлігінің түзілу жылуы qS, Дж/м2 Толық беттік энергия US, Дж/м2