1.5.2 Метод Ребиндера-вейлера

Метод Ребиндера-Вейлера или метод определения максимального давления в пузырьке выполняется следующим образом [7]: в исследуемую жидкость 1, находящуюся в сосуде (рис. 14), вертикально опускается капиллярная трубка 2, узкий конец которой диаметром не более 0,5 мм касается мениска исследуемой жидкости. Другим концом эта трубка сообщается с атмосферным воздухом, поэтому внутри капилляра поддерживается атмосферное давление р_о.

Рис. 14. Метод Ребиндера-Вейлера

Давление р над исследуемой жидкостью постепенно уменьшают с помощью водяного насоса. Разность давлений (р_о ? р) стремиться выдуть пузырек воздуха из капилляра в жидкость, но этому противодействует добавочное давление

Др = 2у/r

создаваемое силами поверхностного натяжения жидкости в образующемся пузырьке радиуса r и направленное к центру пузырька.

Наконец, при некоторой разности давлений (р_о ? р) из капиллярной трубки выдувается в жидкость воздушный пузырек. Разность давлений (р_о ? р), максимальная в этот момент, измеряется U-образным манометром и равна сgh, где с ? плотность жидкости в манометре, h ? разность ее уровней.

Таким образом, в момент выдувания пузырька имеет место равенство:

сgh = 2у/r

Здесь неизвестен радиус r выдуваемого пузырька, измерить который крайне затруднительно. Поэтому прибегают к использованию эталонной жидкости, коэффициент поверхностного натяжения у_o которой известен и близок к коэффициенту поверхностного натяжения у исследуемой жидкости. При этом полагают, что радиусы пузырьков, выдуваемых из одного и того же капилляра в обоих случаях будут одинаковы.

Теперь вместо исследуемой жидкости в сосуд наливают эталонную жидкость и измеряют по манометру максимальную разность уровней h_o, при которой пузырек воздуха выдувается в эталонной жидкости и выполняется равенство:

сgh_o = 2у_o/r

Разделив уравнение (2.11) на (2.12) и решив относительно у, получаем формулу для вычисления поверхностного натяжения исследуемой жидкости:

у = у_oh/h_o

Рассмотренным методом можно определять поверхностное натяжение и на границе раздела двух не смешивающихся жидкостей. В этом случае узкий конец капиллярной трубки должен касаться поверхности раздела этих жидкостей, но при этом следует обязательно учитывать гидростатическое давление с₁gН жидкости, расположенной сверху, толщина слоя которой равна Н, а плотность ? с₁.