Mavzu: Suyuqliklarning sirt tarangligini o’rganish. Reja: Kirish I. Asosiy qism

1.2. Suyuqliklarning sirt tarangligini aniqlash usullari.
Sirt tarangligini o‘lchashning bir qancha statik va dinamik usullari bor, ular fizik-ximiyaning amaliy mashg‘ulot to‘plamlarida bayon qilingan. Biz bu yerda faqat ikki usulni keltiramiz. Ulardan biri suyuqlikning ingichka naycha — kapillyarda ko‘tarilishi asosida sirt tarangligini topish usulidir.
Sirt tarangligi ikki faza chegarasida ro‘y beradi degan edik. Ana shu chegaraga, masalan, suv bilan havo chegarasiga shisa kapillyar tushirsak (3- rasm), sirt taranglik kuchi ta’sirida suv kapillyarda ko‘tariladi. Ko‘tarilgan suvning og‘irligi sirt tarangligi kuchiga tenglashganda muvozanat qaror topadi.
Agar kapillyarning radiusi r fazalarning zichligi d_A va d_B bo‘lsa, quyidagi tenglamani yozish mumkin:
(7)
tenglamaning chap tomonida — kapillar aylanasi 2 ga ta’sir kilayotgan sirt tarangligi kuchi; o‘ng tomonida — shu kapillyarda ko‘tarilgan suyuqlikning og‘irligi; h — suyuqlik ko‘tarilgan balandlik; g — yer tortish kuchining tezlanishi.

(7) tenglamadan sirt tarangligi koeffitsientini topish mumkin:

( - (8)

Demak, suyuqlikning sirt tarangligini aniqlash uchun tajribada uning zichligi bilan kapillyarda ko‘tarilgan balandligi o‘lchanadi, xolos. Bu usul ko‘p tarqalgan usullardan biridir.

2-usul. Tomchilar og‘irligini o‘lchash yoki ularning sonini aniqlashga asoslangan. Kapillyardan tomayotgan tomchining og‘irligi kapillyar diametriga va sirt tarangligiga bog‘liq. Sirt tarangligi katta bo‘lgan suyuqliklar og‘ir tomchi hosil qiladi. Agar suyuqlikning sirt tarangligi kichik bo‘lsa, tomchi kichkinaligidayoq kapillyardan uzilib tushadi (4-rasm). Shunday qilib, bu usul uchun quyidagi ifodani yozish mumkin:
(9)
bu yerda t — tomchining og‘irligi;

g — tomchining uzilish paytidagi radiusi.
Tomchi radiusini o‘lchash qiyin bo‘lganidan biror suyuqlikning sirt tarang­ligini aniqlash uchun uning tomchilari soni (og‘irligi), sirt tarangligi ma’lum bo‘lgan ikkinchi suyuqlikning tomchilari soni (og‘irligi) bilan solishtiriladi.

3-rasm 4-rasm

Buning uchun ikkala suyuqlik bir necha marta bir kapillyar orqali tomchilatib o‘tkaziladi. Bunda har safargi tomchilar soni har bir suyuqlik uchun bir xil bo‘ladi va tomchilarning o‘rtacha og‘irligi aniqlanadi.
(9) ga binoan:
va (10)
Bularning o‘zaro nisbatini olsak:
= ( 11) bo‘ladi.
Bu usul sirt tarangligini topishda tomchilarni tortish metodi ham deyiladi. Tomchini tortish o‘rni­ga, ma’lum hajmdagi suyuqlikdan hosil bo‘lgan tomchilarni sanab qo‘ya qolsa ham bo‘ladi, lekin bunda suyuqlikning zich­ligi ma’lum bo‘lishi lozim.
Bunday holda mo‘rniga qo‘yiladi:
= ; = (12)
Binobarin:
= (13) bo‘ladi,
Bu yerda: m- tomchining og‘irligi;
n- tomchilar soni;
v- suyuqlikning hajmi;
d- suyuqlikning zichligi.


3-usul. Pufakchalarning eng katta bosimini aniqlash usuli. Bu usul 1927- yilda P.A. Rebinder tomonidan taklif qilingan. Agar suyuqlik sirtiga botirilgan kapillyar ichida ( suyuqlik sirtidagi havoni tortib olish orqali ) ortiqcha havo bosimi hosil qilinsa, bosim ma’lum darajaga yetgandan keyin kapillyardan suyuqlikka havo pufakchasi o‘tadi. Bu bosim P bo‘lsin. Uning kattaligi suyuqlikning sirt tarangligiga bog‘liq bo‘ladi:
P=kσ (14)
yoki
σ=1/k P= A·P (15)

bu yerda A—kapillyar kanstantasi bo‘lib, uni aniqlish uchun sirt tarangligi ma’lum bo‘lgan suyuqlikdan foydalaniladi. Bu hoda:

σ₀=A·P₀(16)
undan:
A=σ₀/P₀(17)

Bunday suyuqlik sifatida suv olinadi(200C da σ0=72,5 dn/sm). Uning uchun P₀ tajribada monametr bilan topiladi. So‘ngra, sinaladigan suyuqlik uchun maksimal bosm P topiladi. Undan σ hisoblab chiqariladi.

Prabirka ichidagi havo aspirator yordami bilan siyraklashtiriladi. Buning natijasida atmasfera bosini bilan nay ichidagi havo bosimi o‘rtasidagi ayirma hosil bo‘ladi. Ayirma P qiymatga baravarlashganda, havo pufakchalari chiqa boshlaydi. Rebeder asbobi yordami bilan ikki suyuqlik chegarasidagi sirt taranglikni xam aniqlash mumkin. Temperatura ortishi bilan suyuqlikning sirt tarangligi kamayadi. 1-jadvalda suvning bir nechatemperaturadagi sirt tarangligi berilgan. Bu faktga asoslanib 1860-yilda D.I.Mendeleyev har bir suyuqlikning sirt tarangligi ma’lum bir temperaturada nolga teng bo‘ladi, degan xulosani chiqardi. Darxaqiqat, yuqorida ko‘rib o‘tilgandek,1869-yilda Endryus suyuqliklarning kritik t⁰ si borligini isbot qildi. Krtitik temperatura, yani Mendeleyev aytgan “absalyutqaynash temperaturasida” shu suyuqlikning sirt tarangligi nol ga teng bo‘ladi va suyuqlikbilan bug‘ orasidagi farq yo‘qoladi.
1886- yilda P.Etvyo‘sh suyuqlik sirt tarangligi bilan temperatura orasidagi
bog‘lanishni quyidagi emerik tenglama shaklida ekanligini topadi:
συ^2/3 =k(Tk-T) (18)
bu yerda υ- suyuqlikning molyar hajmi; συ^2/3- suyuqlikning molyar sirt energiyasi; Tk- suyuqlikning kritik temperaturasi; T- suyuqlik temperaturasi;
k- koeffisient (ko‘pchilik suyuqliklar uchun k=2,12).
1893- yilda Ramzay va Shilds bu formulaga tuzatma kiritadilar; agar Tk o‘rniga Tk-6 olinsa, natija yaxshiroq bo‘lar ekan:
συ^2/3=k(Tk-6-T) (19)
Suyuqlikning sirt tarangligini o‘lchab, uning ichki tuzilashi haqida fikr yuritish mumkin.
Toza suyuqliklarning sirt tarangliklarini turli temperaturada o‘lchash shuning uchun ham ahamiyatliki toza suyuqlikning molekulyar og‘irligini aniqlash usullarini biz shu vaqtga qadar bilmaymiz; suyuqlik big‘ga aylantirilib yoki boshqa suyuqlikda eritilib, molekulyar og‘irligi o‘lchanganda uning assotsilangan molekulalari parchalanib ketishi mumkin. Agar k ning qiymati 2,12 dan katta bo‘lsa, suyuqlikning molekulalari dissotsilangan bo‘ladi.