Reja: Turli suyuqlikning sirt tarangligini o’lchash
Download 0.67 Mb.
|
2 5206313842442767937
|
Mavzu: Turli suyuqlikning sirt tarangligini o`lchash Reja:
Turli suyuqlikning sirt tarangligini o’lchash 2. Sirt tarangligiga temperatura qanday ta`sir etishini kuzatish. O`quv mashg`ulotining maqsadi:1. Sirt tarangligini ikki xil metod, ya`ni uzilib tushayotgan tomchini tortib ko’rish va suyuqlik kapillyarda yuqoriga ko’tarilishiga qarab o’lchash metodlari bilan tanishish. O`quv faoliyatining natijalari:Turli suyuqlikning sirt tarangligini o`lchash bo`yicha tajriba bajariladi va xulosalar qilinadi Suyuqliq tomchisi sharga o’xshaydi, bunda uning yuzasi juda kichik bo’ladi. Suyuqlik sirtiga parda qoplagandek bo’lib, bu parda suyuqliqni siqib turgandek tuyuladi. Suyuqliq sirtida bunday qavat (parda) paydo bo’lishi quyidagicha tushuntiriladi. Suyuqliq ichida A molekula bor deb faraz qilaylik (43-rasm), Uning sirtiga shar chizamiz, sharning radiusi shu molekula bilan uni o’rab turuvchi suyuqliq molekulalari orasidagi o’zaro tortishuv kuchi sezilarli masofaga teng bo’lsin. Bu teng kuchlar hamma tomonga simmetrik ravishda ta`sir etgani sababli, ularning teng ta`sir etuvchi kuchi nolga teng bo’ladi. B molekula boshqa holatda turibdi. Bunda suyuqliq molekulalari bor tomondan ta`sir etuvchi tortilish kuchlari suyuqliq yo’q tomondan ta`sir etuvchi kuchlar bilan muvozanat holatda emas; shu sababli bu molekulaning teng ta`sir etuvchi tortilish kuchi suyuqliq tomonga, ya`ni pastga yo’nalgan bo’ladi, molekula suyuqliq ichiga tortilib kirishga intiladi. Suyuqlikning sirt qavatini hosil qilib turuvchi barcha molekulalar xuddi shunday holatda bo’lganligidan shu suyuqliqning sirt qavatiga normal yo’nalgan ichki bosim vujudga keladi. 43-rasm. Molekulalarning tortilish sxemasi Suyuqliq sirtida molekulalararo tortilish kuchlari muvozanatga kelmagan molekulalar borligi uchun, sirtqi qavatda tashqi erkin energiya paydo bo’ladi, bu energiya doim kamayishga intiladi. Sirt tarangligiga ta`rif berilganligidan uning o’lchov birliklari, ham ikki xil, ya`ni u yo 1 sm2 yuzaga to’g’ri keladigan erglar bilan, yoki 1 sm ga to’g`ri keladigan dinalar bilan o’lchanadi. Sirt tarangligi har ikki o’lchamda ifoda etilganda ham uning qiymati son jihatdan bir xil bo’ladi chunki 1 erg\sm2 =1 dn∙sm\sm2=1 dn\sm. Sirt tarangligi mavjud bo’lgani sababli, kapillyar teshikdan oqib tushayotgan suyuqlik tomchi hosil qiladi. Tomchi og`irligi sirt tarangligi ta`sirini yengsa, u kapillyardan uzilib tushadi. Kapillyar devorini ho’llaydigan suyuqlik kapillyar ichida
Eritilgan moddalar suyuqliqning sirt tarangligini o’zgartiradi. Bir xil moddalar sirt tarangligini ancha kamaytiradi bunday moddalar sirtqi-aktiv moddalar yoki kapillyar aktiv moddalar deb ataladi; boshqa xil moddalar esa aksincha sirt tarangligini oshiradi, ular sirtqi-aktivmas moddalar deb yuritiladi. Sirtqi-aktiv moddalar bilan sirtqi-aktivmas moddalarning sirtqi qavat va eritma ichidagi konsentratsiyalari turlicha bo’ladi. Sirtqi-aktiv moddalar konsentratsiyasi sirtqi qavatda eritma ichidagidan ko’ra katta, sirtqi-aktivmas moddalar konsentratsiyasi esa buning aksicha, ya`ni sirtqi qavatdan ko’ra eritma ichida katta bo’ladi. Moddaning eritma ichidagi konsentratsiyasiga nisbatan uning sirtqi qavatidagi konsentratsiyasi boshqacha bo’lishi adsorbsiya deb ataladi. Modda konsentratsiyasini eritmaning sirtqi qavatida, ichki qavatlaridagi konsentratsiyasiga nisbatan kam yoki ko’p bo’lishiga qarab adsorbsi musbat yoki manfiy deb ataladi. Sirtqi-aktiv moddalar suvning sirt tarangligini kamaytiradi; ko’pgina organik birikmalar, masalan, spirt aldegidlar, ketonlar, kislotalar sirtqi-aktiv moddalar qatoriga kiradi. Yog` kislotalarning gomolog qatorida uglerod zanjiri uzatib bogan sari sirtqi-aktivlik tez ko’payadi, bunda har gal CH2 gruppa qo’shilganda sirtqi aktivlik o’rtacha hisob bilan 3,2 marta oshadi. Demak, sirtqi aktivlik qancha oshsa, eritmaning sirt tarongligi qiymati ham muvofiq nisbatda shuncha kamayadi. Suyuqliqning sirt tarangligi stalagmometr deb ataluvchi o’lchanishi mumkin. Bunda sirt tarangligining qiymatini aniq chiqmaydi. Kapillyardan oqib tushayotgan uzilish paytidagi og`irligini o’lchash bu metodga asos qilib olingan. Tomchining og`irligi sirt tarangligi kuchidan juda kichik miqdorga ortdi deguncha, u kapillyardan uzilib tushadi. Amalda tomchining uzilish paytidagi og`irligi sirt tarangligi bilan muvozanatga keladi, deb hisoblanishi mumkin. U holda, tajriba tomchi og`irligini topishdangina iborat bo’lib qoladi. Agar asbobdan oqib tushayotgan suyuqliq hajmi V ga, shu V hajm suyuqlikda bo’ladigan tomchilar soni p ga, suyuqliqning zichligi d ga va og`irlik kuchining tezlanishi g ga teng bo’lsa, tomchining og`irligi (dina hisobida) quyidagi formula bilan hisoblab topiladi: a = Sirt tarangligi ga teng (bunda r— kapillyar radiusi;sirt tarangligi). Demak, asbob uchun doimiy qiymat; uni K bilan belgilaymiz, (1) bundan . _ - Huddi shunday kapillyardan oqib chiqayotgan shunxha hajmli suv uchun Bunda do suvning zichligi; no tomchilar soni. Tenglama (1) tenglama (2) ga bo’linsa?
hosil bo’ladi. Bundan tekshirilayotgan suyuqliqning sirt tarangligi
ga teng bo’ladi. Ish uchun kerak-yaroqlar Stalagmometr, qisqichi bor shtativ; 100 ml li to’rtta stakan; Eritmalar: Metil spirt (CH3OH), etil spirt (C2H5OH) va amil spirt (C5H11OH) ning 1,0 molyar eritmalari. Asbobning tavsifi 44-rasm. 1 – asbobning keng joyi, 2 – kapillyar teshigi A,B - belgilar Stalagmometr (44-rasm) nayga o’xshash asbob bo’lib, o’rtasida keng qismi (1) uning yuqorisida hamda pastida boshlang`ich va oxirgi o’lchov belgilar A va B bor. Suyuqliq asbobning silliqlangan gorizontal keng yuzasidagi kapillyar teshigi (2) orqali tomchilab oqib tushadi. Stalagmometr ishlayotgan vaqtda shtativga vertikal holatda mahkamlangan bo’ladi, suyuqliq yuqorigi belgidan balandroqqacha so’rib chiqariladi (bunda nay ichida havo pufakchalari qolmasligi shart). Shundan keyin suyuqliqkapillyardan tomchilab oqa boshlandi. Suyukliq sathi xuddi boshlang`ich belgi ustiga kelganda tomchilar sanay boshlanadi; suyuqliq sathi oxirgi belgi ustiga kelganda tomchilarni sanash to’xtatiladi. Tajriba bir necha marta takrorlanadi va har gal chiqqan tomchilar sonining o’rtacha qiymati olinadi (har gal o’lchangandagi tomchilar soni orasidagi farq 1—2 tomchidan oshmasligi shart). Tajriba. Asbobga qo’yilgan hajm suv oqib tushaytganda necha tomchi hosil bo’lishi, so’ngra tekshirilayotgan eritmaning ham shuncha hajmi necha tomchi hosil qilishi tavsif etilgan metodda topiladi. Sirt tarangligi esa quyidagi formula yordimida hisoblab chiqariladi: co ning qiymatlari 7-jadvaldan olinadi (ilovaga qarang). Uglerod zanjiri uzayib boradigan gomolog qatoridagi kapillyarning sirt tarangligi qanday o’zgarishini kuzatish uchun quyidagi eritmalarning sirt tarangligi topiladi.
Qilingan ish haqida hisobot Tajribadan olingan natijalardan sirt tarangligini hisoblab chiqarish; olingan ma`lumotlarni jadvalga yozish.
1. Suyuqliq tomchisi nima uchun shar shakli hosil qilishga intiladi? 2. Uzilib tushayotgan tomchi og`irligini o’lchash metodi bilan ni topish uchun sirt tarangligi ma`lum bo’lgan standart suyuqliq olish shartmi? 3. Sirt tarangligi bilan uglerod zanjirining uzunligi orasida qanday bog`lanish bor? B. SIRT TARANGLIGINI SUYUQLIQNING KAPILLYARDA YUQORI TOMON KO’TARILISHIGA QARAB O’LCHASH Agar kapillyar nay suyuqliqqa vertikal botirilsa, nay ichidagi suyuqliq sathi nay devorini ho’llovchi suyuqliq uchun botiq menisk, ho’llamaydigan suyuqliq uchun esa do’ng menisk hosil qiladi. . : Kapillyar nay devorini yaxshi ho’llay oladigan suyuqliq kapillyarda ko’tariladi Suyuqliqning kapillyarda ko’tarilish balandligi h, uning sirt tarangligi ga to’g`ri proporsional va kapillyar radiusi hamda suyuqliqning zichligiga teskari proportsionaldir. Bu bog`lanish quyidagi formula bilan ifoda etilishi mumkin:
- sirt tarangligi r – kapillyar radiusi (asbob konstantasi) d – suyuqliqning zichligi g – og’irlik kuchining tezlanishi. Agar r bilan d ma’lum bo’lsa, h ni tajriba yo’li bilan topib, quyidagi fo’rmuladan ni hisoblab chiqarish mumkin: (2) Ish uchun kerak-yaroqlar Tekshiriladigan suyuqliq uchun qalin devorli idish; qisqichi bor shtativ; har xil diametrli kapillyar naylar; katetometr (oraliq masofani aniq o’lchaydigan asbob); soat oynasi. Distillangan suv; etil spirt; simob.
Tekshirilayotgan suyuqliq solingan keng idishga har xil diametrli ikkita kapillyar nay tushiriladi (46-rasm). Birinchi va ikkinchi nay ichidagi suyuqliq idishdagi suyuqliq sathidan qancha ko’tarilishini h1 va h2 bilan belgilaymiz. Har ikkala kapillyar naydagi suyuqliqning sirt tarangligi o’lchanadi. 46-rasm. Sirt tarangligini suyuqliqning kapillyarda yuqoriga ko’tarilishiga qarab toppish uchun ishlatiladigan asbob 1 – suyuqliq olingan stakan 2 – tutqich 3 – qisqich 4-5 – kapillyar naylar
45-rasm. Suyuqliq menskining shakli. A – suyuqliq kapillyarini ho’llaydi B – suyuqliq kapillyar devorini xollamaydi Birinchi kapillar nay uchun formula (2) ga muvofiq, (3) ikkinchi kapillyar uchun (4) ni hosil qilamiz. Formula (3) va (4) dan va hamda ulardan va (5) kelib chiqadi. Tajriba. Ikkita kapillyar nay kaliy bixromat K2Cr2O7 ning sulfat kislotadagi eritmasi bilan tozalab yuviladi, so’ngra distillangan suv bilan va, nihoyat, spirt bilan chayqaladi. Yuvilgan kapillyar naylar quritish shkafida quritiladi. Kapillyar naylarning radiusi o’lchanadi. Buning uchun kapillyarga rezina purkagich yordamida simob so’rib olinadi, bunda kapillyarning simob bilan to’lgan qismi 5—10 mm kelishi lozim. Simobli kapillyar millimetrlarga bo’lingan qog’oz ustiga yotqizib qo’yiladi, kapillyardagi simob shu nayning turli qismlarida qancha kelishi o’lchab ko’riladi (buning uchun simob nayning bir joyidan ikkinchi joyiga siljitiladi). Kapillyar nayning teshigi u uchidan bu uchigacha bir xil bo’lsa, simob ustunining uzunligi ham nayning hamma qismida deyarli bir xil bo’lishi kerak. Simob ustunining uzunligi uch marta o’lchanib, o’rtacha qiymati hisoblab topiladi. Soat oynasi tarozida tortiladi, unga kapillyar naydagi simob quyib yana tortiladi. Har ikkala og`irlik ayirmasi simob og`irligi M ga teng bo’ladi. Tajriba vaqtida temperatura o’lchanadi. Simobning 0° dagi zichligi do bilan belgilanadi; u holda,
bo’ladi
bunda do=13,569 g/sm2 0,00018 — simobning bo’yiga kengayish koeffitsienti. Bundan kapillyar nayning radiusi (sm) Stakan (l) ga distillangan suv quyiladi (46-rasmga qarang) turli diametrli ikkita kapillyar nay qisqich yordamida umumiy tutgichga mahkamlanadi va ular shovun yordamida vertikal o’rnatilib, keyin suvga tushiriladi. Naylar dastavval tajriba uchun kerak bo’ladigan holatdan 2—3 sm pastroqqa tushiriladi, ular shu holatda bir necha minut turadi; chunki bunda nay teshigining devorlari suv bilan yaxshi ho’llanishi kerak. So’ngra naylar bir oz ko’tariladi va shtativga yaxshi mahkamlanadi, shundan keyin suyuqliq kapillyar ichida qancha ko’tarilishi hisoblab boriladi. Katetometr o’rnatiladi va uning okulyaridagi gorizontal ip suyuqliq meniskining eng past nuqtasiga to’g`ri kelguncha asbobning qo’zg`aluvchan nayi siljitib borilaveradi. Birinchi naydagi menisk balandligi A, va ikkinchi nayning menisk balandligi h1 katetometr yordamida belgilanadi. 9-jadvaldan foydalanib (ilovaga qarang), tajriba o’tkazilayotgan temperaturada suvning zichligi y topiladi. Suvning sirt tarangligi formula (5) bilan hisoblab chiqariladi. Etil spirtning sirt tarangligi ham shu yo’l bilan topiladi. Qilingan ish haqida hisobot Tajribadan olingan natijalarni 7 va 8-jadvalda (ilovaga qarang) keltirilgan ma`lumotlar bilan solishtirib ko’rish. Nazorat savollari: 1. Suyuqliq zichligi bilan qiymati orasida qanday bog’lanish bor? 2. Suyuqliq nima sababdan kapillyar naylarda yuqori ko’tariladi? 3. Nima uchun ni suyuqliq bitta nay ichida ko’tarilishiga qarab emas, balki, ikki nay ichida qancha ko’tarilgan balandliklar farqiga qarab topish afzalroq? 4. Kapillyar naylar radiusini boshqa yo’l bilan o’lchash mumkinmi?
Sirt tarangligi qiymati faqat suyuqliqning tabiatiga emas, balki temperaturaga ham bog`liq. Temperatura ortishi Yilan sirt tarangligi kamayadi. Bu bog`lanishni Rebinder isbobi yordami bilan kuzatish qulay. Sirttarangligini Rebinder asbobi yordamida o’lchash metodn, tekshirilayotgan suyuqlitsqa uchi kapillyar vertikal nayni boti-rib, shu naydan havo puflashga asoslangan. Nayning sugoqliqqa botirilgan uchidan havo pufakchalari chiqishi uchun qancha bosim R kerak bo’lishi o’lchanadi. Suyuqlikning sirt tarangligi qancha ko’p bo’lsa, havo pufakchasi chiqishi uchun shuncha ko’p bosim talab qilinadi.. Shunday qilib
bunda— sirt tarangligining qiymagi; k — shu asbob uchun doimiy bo’lgan prepertsionallik koeffisienti, uning qiymati nayning kapillyar uchi radiusiga bog`liq. Pufakcha chiqish paytidagi bosim manometr bilan o’lchanadi. Kalillyar konstantasini topish uchun avval, tekshiriladigan suyuqliq emas, balki sirt tarangligi ma`lum bo’lgan boshqa suyuqliq, masalan, distillangan suv olinadi. Agar bunda pufakcha “uzilib” chiqish paytidagi maksimal bosim Po ga teng bo’lsa, asbob konstantasi
bo’ladi.
Asbob konstantasi hisoblab chiqarilgandan keyin tekshiriladigan suyuqliqning har xil temperaturadagi sirt tarangligi qiymati formula (2) yordamida topiladi. Ish uchun kerak-yaroqlar Vakuum hosil qilish uchun aspirator; yon tomonida o’simta nayi va propkasi bo’lgan keng probirka; ulushlarga bo’lingan shkachasi bor spirtli manometr; 800 – 1000 ml li stakan; 400—500 lm li stakan; 10—100° temperaturani o’lchash uchun 0,5° ulushlarga bo’lingan shkalali termometr; keng chambarak mahkamlanhgan shtativ; asbest qoplangan simto’r; aspiratorni mahkamlab osib qo’yish uchun keng qisqichli shtativ. Sirt tarangligini Rebinder metodi bilan o’lchash uchun ishlatiladigan asbobning tavsifi Asbob (47-rasm) yonida o’simta nayi (4) bo’lgan shisha idish (1) dan iborat, asbobga manometr (5) kavsharlangan. Idish (1) ning og`zi probka (3) bilan zich bekitiladi, Bu probkadan uchi kapillyar qilib cho’zilgan shisha nay (2) o’tkazilgan. Nay (4) ning egik uchi aspirator (6) og`zini zich bekitib turgan probka orqali o’tkaziladi. Idish (1) dagi suyuqliqni istalgan temperaturagacha isitish uchun shu idish suv solingan katta stakanga botirib qo’yiladi, bunda stakandagi suv talab qilingan temperaturada tutib turiladi. Tajriba. Aspiratorga suv to’latilib, uni tagiga kosacha (8) qo’yiladi. Tajriba boshlash oldida suyuqliq manometrining har ikki tomonida ham bir xil balandlikda turishi kerak. Idish (1) ning to’rtdan bir qismicha distillangan suv quyiladi, og`zi probka (3) bilan bekitiladi va probkadan o’tkazilgan nay (2) ning kapillyar uchi suvga sal botirib qo’yiladi. Idish (1) stakandagi suvning yarmigacha botirib quyiladi, bunda stakandagi suv kerakli 47-rasm. Sirt tarangligini Rebinder metodi bilan o’lchash uchun ishlatiladigan asbob: 1 – idish 2 – uchi kapillyar qilib cho’zilgan nay 3- propka 4 – yon o’simta 5 – manometer 6 – aspirator 7 – jo’mrak 8 – kosacha temperaturagacha isitilgan bo’ladi. Idish (1) kerakli turg`un temperaturagacha isigandan keyin aspiratorning jo’mragi (7) buralib, sal ochiladi, bunda havo nay (2) ning kapillyar uchidan sanab bo’ladigan tezlikda chiqadigan bo’lishi lozim. Havo bir tekisda chiqa boshlagandan keyin manometrning har ikkala tomonidagi suyuqliq balandligining maksimal farqi kamida uch marta o’lchanadi. Sath balandligining o’rtacha qiymati (Po) topiladi. Jo’mrak (7) bekitiladi va stakandagi isituvchi suvning temperaturasi o’lchab ko’riladi. Suvning shu tajriba o’tkazilgan temperaturadagi sirt tarangligi qiymati topiladi Nay (2) kapillyarining konstantasi k formula (2) bilan hisoblab chiqariladi. Idish (1) dagi suv to’kib tashlanadi, idish va nay (2) quritiladi. Idish (1) va nay (2) tekshiriluvchi suyuqliq bilan chayib tashlanadi. Shundan keyin idishga suv o’rniga tekshirilishi lozim bo’lgan suyuqliq quyiladi. Stakandagi suv 30° gacha isitiladi; idish (1) suvli stakanga botiriladi va idish (1) dagi suyuqliqni stakandagi suv temperaturasigacha isitish uchun suv 10 minutcha aralashtirib turiladi. Aspirator ishga tushiriladi, tekshirilayotgan suyuqliq uchun manometrdagi suyuqliq sathlarining farqi (k) yuqorida ko’rsatilgan tajribada o’lchanadi va k nnng qiymatini qo’yib, tekshirilayotgan suyuqliq sirt tarangligining 30° dagi qiymati formula (1) yordamida hisoblab chiqariladi. Tekshirilayotgan suyuqliqning 40, 60, 80° temperaturadagi sirt tarangligi ham xuddi shu tartibda topiladi. Qilingan ish haqida hisobot Tajribadan olingan ma`lumotlardan foydalanib, grafik chiziladi, buning uchun temperaturaning qiymati absissa o’qiga va sirt tarangligining erg/sm2 hisobidagi qiymatini ordinata o’qiga qo’yib chiqish. Sirt tarangligini Rebinder metodi bilan o’lchash ustanovkasi sxemasini chizish. Nazorat savollari : 1.Suyuqliqning sirt tarangligi temperatura ko’tarilishi bilan nima uchun kamayishini izohlab bering. 2.Suyuqlik tomchisi nimauchun shar shakli hosil qilishga intiladi? Uzilib tushayotgan tomchi og`irligini o`lchash metodi bilan σ ni topishuchun sirt tarangligi ma`lum bo`lgan standart suyuqlik olish shartmi? Sirt tarangligi bilan uglerod zanjirining uzunligi orasida qanday bog`lanish bor? Download 0.67 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|