Поверхностное натяжение представляют собой силу, которая действует на поверхности жидкости. Все молекулы жидкости взаимопритягиваются, а расположенные на поверхности притягиваются еще и молекулами газа. Такая сила значительно меньше, но она позволяет поверхностным молекулам оставаться на своем месте. Жидкость все время стремится сократить площадь своей свободной поверхности. Таким образом, она уменьшает избыточное количество потенциальной энергии на периферии. Раствор представляет собой гомогенизированную массу из двух и более типов веществ. Его поверхностное натяжение, помимо прочих переменных, зависит от концентрации.
Между молекулами растворителя и нерастворимой в ней другой жидкости/газа образуются поверхности раздела фаз. Чтобы изменить форму поверхности межфазного слоя, необходимо приложить усилие, которое будет превосходить его поверхностное (для субстанций, контактирующих с газом) или межфазное (для систем жидкость-жидкость) натяжение.
Для расчетов важно состояние жидкости – находится ли она в покое или в движении. При сохранении параметров (температуры, положения и др.) возможно определить статическое поверхностное/межфазное напряжение.
Методы измерения статического поверхностного/межфазного натяжения:
- метод кольца дью Нуи – классический метод, основанный на измерении силы, с которой необходимо оторвать кольцо определенного диаметра от поверхности;
- метод пластины Вильгельми – вертикальный контур пластины определенного размера соприкасается с поверхностью жидкости, за счет чего производятся расчеты;
- метод вращающейся капли – для разрушения межфазного натяжения используют центробежную силу;
- метод висящей капли – оптический метод.
Если изучаемая система меняет свои параметры в определенном временном промежутке, к ней применяют динамические методы измерения поверхностного/межфазного натяжения.
Методы измерения динамического поверхностного/межфазного натяжения:
- метод максимального давления в пузырьке – выстраивание кривой зависимости поверхностного натяжения от времени путем подачи газа через капилляр;
- метод объема капли (метод счета капель) – образование капли на кончике капилляра с последующим измерением в легкой и тяжелой среде.
Определение поверхностного/межфазного натяжения, как в статике, так и в динамике, возможно с помощью тензиометра. При подборе модели прибора важно учитывать его технические характеристики. Они должны подходить не только с точки зрения изменений во времени, но и иметь достаточный диапазон измерений.
