тинка скла, кварцу або іншого матеріалу частково занурюється в рідину. Розрізняють дві модифікації методу.
. Вимірюють зміна сили, діючої на пластину, занурену на певну глибину. Тоді
(1.3.2)
де П - поверхневий тиск, Д F - зміна сили, діючої на пластину, a, b - ширина і товщина зануреної частини пластини.
Ваги при зануреної частково в рідину платівці наводяться в рівновагу. Переміщення пластини викликає розбаланс, який фіксується приладами.
. При постійній прикладеної до пластині сумарною силі вимірюють зміна глибини занурення пластини:
(1.3.3)
де з - щільність рідини, g - прискорення вільного падіння, h - глибина занурення пластини.
Якщо пластина досить тонка, тоді величиною b нехтують і
(1.3.4)
де h - глибина занурення пластини, Д h - зміна глибини занурення.
Для збільшення чутливості методу зменшують b або збільшують периметр пластини.
МЕТОД Ленгмюром
Даний метод безпосередньо пов'язаний з методом, описаним вище, так як вимірювання поверхневого тиску проводять, використовуючи пластинку Вильгельми. Як відомо, межа розділу повітря/вода містить надлишкову вільну енергію, походження якої обумовлено розходженням навколишнього середовища між молекулами на поверхні і в об'ємі. Оцінку цієї міжфазної вільної енергії можна провести виміром поверхневого натягу у.
Найбільш поширеним методом перенесення амфіфільних розчину на поверхню є його розчинення в летучому неполярному (нерастворимом у воді) розчиннику. Потім даний розчин наносять на поверхню води. Розчин швидко розтікається і закриває всю наявну площу. У міру випаровування розчинника формується моношар. У цих умовах моношар надає невеликий вплив на поверхневий натяг води. Якщо наявна площа поверхні зменшена бар'єрної системою (Рис.1), то молекули починають проявляти відштовхуючий ефект у відношенні один одного.
Рис.1. Схематичне представлення рівноваги плівки Ленгмюра
Цей двовимірний аналог тиску називається поверхневим тиском, П і визначається наступною залежністю
(1.3.5)
Поверхневе тиск вимірюється методом пластини Вильгельми. У цьому методі вимірювання проводиться визначенням зусилля, обумовленого поверхневим натягом, яке впливає на пластину, частково занурену в субфази.
ГЛАВА 2. Метод Ленгмюра- Блоджет і ваг Вильгельми
Наступна глава курсової роботи присвячена дослідженням, проведеним за допомогою бар'єрної системи Ленгмюра- Блоджет і ваг Вильгельми. Даний метод дозволяє вивчати поверхні в досить широкому діапазоні часів життя від декількох секунд і вище. Метод відрізняється також більшою чутливістю на малих концентраціях.
.1 ОПИС експериментальної установки
Описані в даній главі експерименти були проведені з застосуванням бар'єрної системи Ленгмюра- Блоджет і ваг Вильгельми. Була використана готова промислова установка KSV Minimicro (KSV Instruments Ltd., Фінляндія). Фотографія установки представлена ??на Рис.2. Лоток (1), в якому знаходиться досліджуваний розчин, виготовлений з матеріалу Teflon для виключення стікання рідини по краях. Термостатування лотка забезпечується циркуляцією води по каналах, які знаходяться під лотком. Температура рідини контролюється термопарою (3). Площа вільної поверхні рідини, що знаходиться в лотку, може змінюватися в широких межах переміщенням рухливих бар'єрів (2) по поверхні лотка. Бар'єри виготовлені з гідрофільного матеріалу Delrin, і він досить важкий для виключення будь протечки моношару нижче бар'єру. Поверхневий тиск вимірюється за допомогою пластинки Вильгельми (4).
Силу втягування пластинки вимірюється за допомогою електронних ваг (5), показання яких передається на персональний комп'ютер з наступною обробкою спеціалізованим програмним забезпеченням, що надається з приладом. Це ж програмне забезпечення дозволяє в діалоговому режимі задавати параметри експерименту.
Рис.2. Зовнішній вигляд установки KSV 2000
Похибка вимірювання поверхневого натягу становить 0.01 mN/m
. 1.1 ОПИС МАТЕРІАЛІВ І МЕТОДИКИ ВИМІРЮВАНЬ
Перед початком кожного експерименту проводилося очищення приладу за наступною схемою: лоток і бар'єри промивалися теплою водою з використанням спеціалізованого миючого засобу. Потім вони поміщалися під проточну воду на значний час, після чого замочували в дистильованої і деіонізованій воді послідовно. Для одержання особливо чистої води використовувався прилад «Водолій» (перший ступінь чистоти по ГОСТ Р 52501-2005). Вся робота проводиться в гумових рукавичках, для виключення забруднення апаратури шкірним жиром.
...
