6.27. Mosószer-oldat felületi feszültségének mérése csepegtetéses módszerrel.

A kísérlet célja 

Mosószer-oldat vízhez viszonyított relatív felületi feszültségének meghatározása csepegtetéses módszerrel.

Szükséges anyagok, eszközök

• szemcseppentő
• különböző koncentrációjú mosogatószer-oldatok (50 ml vízben 1, 2 vagy 3 csepp mosogatószer)

Leírás és feladatok

Szemcseppentőbe szívjunk fel először vizet, majd jelöljük be a víz állását (filccel vagy szigetelőszalag-csíkkal). Ezzel bejelöltük a víz térfogatát. Érdemes minél több vizet felszívni a pontosabb mérés érdekében. Lassan csepegtetve mérjük meg, hány cseppből áll a bejelölt térfogat. Ezután szívjuk fel az egyik oldatot a jelig, és nézzük meg, hány oldatcseppből áll az előzővel megegyező nagyságú térfogat. Végezzük el a cseppszámlálást valamennyi oldatra, ügyelve arra, hogy mindig az eredetileg bejelölt térfogatban lévő cseppek számát számoljuk meg. Érdemes folyadékváltásnál a szemcseppentőt a mérendő folyadékkal átmosni. Az átmosásra használt folyadékot nyugodtan töltsük vissza a mérendő oldat üvegébe.

Számolja ki a különböző mosószeroldatok vízre vonatkoztatott felületi feszültségét!

Segítség a számításhoz

A csepegtetéses módszer azon alapul, hogy r belső sugarú kapillárisból való csepegtetés során a csepp addig növekszik, amíg a cseppre ható nehézségi erő nagyobb nem lesz, mint a kapilláris belső peremén (melynek hossza 2rπ) a felületi feszültségből származó erő. Azaz a leszakadás pillanatában – nak kell teljesülnie. Ezzel azonban csak α közelítő értékét kaphatjuk meg, mivel a csepp leszakadás előtt befűződik, és így a felületi feszültségből származó erő rövidebb hossz (2r^*π) mentén fog hatni. Így, ha a szemcseppentőben kijelölt V térfogatban N_víz darab vízcsepp van, akkor a csepp leszakadásának pillanatában

teljesül, ahol   a víz sűrűsége. Hasonlóan az oldatra is felírható ez az összefüggés:

Mivel az oldat és a víz sűrűsége jelen esetben közel azonos, ezért  ̶  feltételezve, hogy a befűződés mértéke is ugyanakkora  ̶  a két egyenletből a felületi feszültségek arányára a következőt kapjuk:

Ebből már adódik a mosószeroldatok vízre vonatkoztatott felületi feszültsége.