Какой метод наиболее часто используется для определения поверхностного натяжения пластичных тел
Основная характеристика свойств поверхности раздела фаз – поверхностная энергия (поверхностное натяжение) может быть с большой точностью и относительно легко определена для границ раздела фаз ЖГ и ЖЖ. Определить поверхностное натяжение твердых тел гораздо сложнее. (С чем это связано? Для чего необходимо ее определять?) Какой метод наиболее часто используется для определения поверхностного натяжения пластичных тел? В чем суть этого метода?
Наиболее широко распространен метод нулевой ползучести, разработанный Тамманом и Удиным, который позволяет оценить поверхностное натяжение пластичных твердых тел вблизи точки плавления. Суть метода заключается в том, что вблизи точки плавления твердого тела существенно возрастает подвижность отдельных атомов и атомных группировок. В результате происходит стягивание контура тела с силой, пропорциональной поверхностному натяжению (вспомните, как поверхностное натяжение стягивает жидкость в капли!). Для нахождения этой силы к тонким полоскам из изучаемого материала с одинаковыми линейными размерами подвешивают гири с разной массой и всю систему тщательно термостатируют, задав температуру, несколько меньшую точки плавления вещества. В итоге на полоски будут действовать две силы – сила поверхностного натяжения, направленная вверх к неподвижной опоре, и сила тяжести, направленная в противоположную сторону. Причем сила поверхностного натяжения превышает силу тяжести, т. к. пластинки тонкие и их собственным весом пренебрегают. В тех случаях, когда вес груза недостаточно велик для уравновешивания силы поверхностного натяжения, пластинки укорачиваются, в противоположном случае – удлиняются. Обратимость деформации, которая является необходимым условием измерений, достигается при таком весе груза, когда пластинка не изменяет своей длины. При проведении эксперимента нет необходимости точно подбирать вес, необходимый для выполнения этого условия, т. к. обычно зависимость длины пластинки от приложенного веса имеет линейный характер. Поэтому достаточно графически отобразить зависимость удлинения от веса и, соединив точки прямой, найти вес, соответствующий нулевому растяжению пластинки. Поверхностное натяжение рассчитывается по формуле:
.
