метод лежащей капли
Метод лежащей капли
Измерение поверхностного натяжения методом лежащей капли
Форма свободно лежащей капли определяется действием сил тяжести и поверхностного натяжения. Поэтому зная размеры капли, можно найти и величину поверхностного натяжения. Несмотря на значительную трудоемкость метода, в последнее время он находит широкое применение, что обусловлено такими его достоинствами, как довольно высокая точность, возможность измерения поверхностного натяжения при различных температурах, отсутствие в расчетных формулах краевого угла.
Капля, лежащая на подложке из огнеупорного материала, фотографируется, а затем на негативе или фотографии определяют ее размеры: максимальный диаметр d и расстояние h от плоскости капли, имеющей максимальный диаметр, до вершины капли. Зная эти размеры, можно по графикам или таблицам найти величину поверхностного натяжения. В случае использования графиков, что гораздо проще, расхождение в определении величины поверхностного натяжения не превышает 1,5 – 2,5 %.
Точность измерения поверхностного натяжения расплавов по данному методу повышается, если помимо максимального диаметра капли находить еще и радиус кривизны в. вершине капли.
Размеры капель необходимо определять в расплавленном состоянии, так как при кристаллизации металла изменяются не только их размеры, но и форма, поэтому измерение размеров затвердевших капель может привести к ошибке в определении поверхностного натяжения на 20 – 30 % и более. Ошибка в результате измерения застывших капель будет особенно большой, если в состав атмосферы входят газы, растворяющиеся в расплавленном металле и выделяющиеся из него при кристаллизации, например азот В этом случае в капле металла образуются поры, что приводит к весьма значительному изменению размеров капли.
Следует отметить, что при проведении экспериментов по данному методу полученные результаты зависят также от массы капли, материала подложки и способа ее измерения. Кроме того, при недостаточном времени выдержки расплавленной капли точность измерения зависит от первоначальной формы металлической навески. Согласно этому, целесообразно использовать цилиндрические образцы с отношением диаметра к высоте, равным единице.