Mayelərin səthi gərilmə əmsalının damcı üsulu ilə təyini Ləvazimat

Mayelərin səthi gərilmə əmsalının damcı üsulu ilə təyini


Ləvazimat: aşağısında kranı olan və həcmə görə dərəcələnmiş silindrik şüşə boru (büretka), tədqiq olunan maye, qıf, stəkan, tərəzi və çəki daşları


Qısa nəzəri məlumat

Maye molekulları sərbəst qaz molekullarından fərqli olaraq öz tarazlıq vəziyyətləri ətrafında rəqsi hərəkət edir və zaman keçdikcə öz ölçüləri tərtibində məsafələr qət edirlər. Maye daxilindən fərqli olaraq mayenin səthində olan hər bir molekula molekulyar təsir sferası hüdudunda maye molekullarından başqa, həm də hava molekulları da təsir edir. Mayenin sıxlığı havanın sıxlığından çox olduğundan yaranan əvəzləyici qüvvə yaranır və mayenin səth təbəqəsi daxilə doğru təzyiq edir. Bu təzyiq molekulyar təzyiq adlanır.

Molekulyar təzyiq qüvvəsinin təsiri altında olan maye molekulları həmişə elə vəziyyət almağa çalışır ki, səth təbəqəsinin potensial enerjisi minimum olsun. Potensial enerji isə səth təbəqəsinin kiçilməsi hesabına azalır. Həndəsədən məlumdur ki, eyni həcmli həndəsi fiqurlardan ən kiçik səthə malik olanı kürədir. Molekulyar təzyiq qüvvələrinin təsiri ilə kürə formasını almağa çalışan maye səthi gərilmiş pərdəyə bənzəyir.
Maye molekullarının qarşılıqlı təsiri ilə əlaqədar olan hadisələr – səthi gərilmə, islatma, kapiılıyarlıq hadisələridir.
Maye səthini gərilmiş vəziyyətdə saxlayan qüvvə səthi gərilmə qüvvəsi adlanır. Bu qüvvə mayenin səthi əyri olduqda səthə toxunan olub, səthin kənarına perpendikulyardır, səth müstəvi olduqda isə bu qüvvə səth təbəqəsi boyunca yönəlir.
Səthi gərilmə qüvvəsi f_n mayenin səth kənarının uzunluğu l ilə düz mütənasibdir.
f_n=αl (1)
burada α – səthi gərilmə əmsalı adlanır və
(2)
Əgər l=1 olarsa, α=f_n olar, yəni səthi gərilmə əmsalı ədədi qiymətcə səth kənarının vahid uzunluğuna təsir edən qüvvəyə bərabərdir. Səthi gərilmə əmsalı BS-də N/m ilə ölçülür.
Mayelərin səthi gərilmə əmsalını təyin etmək üçün müxtəlif üsullar vardır. Bunlardan biri də damcı üsuludur.
Damcı üsulu ilə mayelərin səthi gərilmə əmsalını təyin etmək üçün şəkil 1-dəki cihazdan istifadə olunur. Şaquli vəziyyətdə olan büretkadan maye tədricən axaraq damcılar əmələ gətirir. Damcının ağırlıq qüvvəsi həmin mayenin səthi gərilmə qüvvəsinə bərabər olduqda damcı borudan qoparaq düşür. Mayenin temperaturu dəyişmədiyi halda düşən damcıların çəkiləri təqribən bir-birinə bərabər olur. Bir damcının çəkisi P, bu damcının səth pərdəsinə təsir edən səthi gərilmə qüvvəsi f_n=αl (burada l=2πr-dir) olsun. Damcı borudan qırılarkən, onun çəkisinin həmin mayenin səthi gərilmə qüvvəsinə bərabər olduğundan
P=2πrα (3)
alarıq, burada r – damcının qırıldığı yerdə borunun daralmış boğazının radiusudur. (3) ifadəsindən səthi gərilmə əmsalı üçün alarıq:
(4)
Səthi gərilmə əmsalı həm mütləq, həm də nisbi üsulla təyin oluna bilər. Təcrübədə bir damcının kütləsini m₀ və damcının qırıldığı anda nazikləşən boğazının radiusunu ölçməklə səthi gərilmə əmsalını hesablamaq olar. Bir damcının kütləsini tapmaq üçün 50-100 damcının kütləsini tərəzidə çəkib, alınan nəticəni damcıların sayına bölmək lazımdır. Böyük dəqiqlik tələb olunmadıqda damcının qırılma anında boğazının radiusunu, damcı verən borunun xarici radiusuna bərabər götürmək olar. Təcrübələr göstərir ki, divarının qalınlığı 1 mm-ə qədər olan nazik şüşə boruların ucu, oxuna perpendikulyar kəsildikdə onun verdiyi damcıların qırıldığı yerdə boğazının radiusu (r) borunun xarici radiusunun (R) 62%-nə bərabər olur. Onda daha dəqiq ölçmələrdə (4) ifadəsində r=0.62R olduğunu nəzərə almaq lazımdır. Bu halda mayenin səthi gərilmə qüvvəsi aşağıdakı düsturla hesablanar:
(5)