Stalagmometr

            Stalagmometr je tlustostěnná dole zabroušená kapilára sloužící ke stanovení povrchového napětí kapalin.

            Princip:

            Kape-li kapalina z tlustostěnné dole zabroušené kapiláry (obr. 1), působí na kapky dvě síly (obr. 2): Tíhová síla G (dolů) a síla povrchového napětí F (nahoru). Jsou-li tyto dvě síly v rovnováze, vytvoří se na kapce zaškrcení o poloměru R (který není totožný s poloměrem kapiláry!) a v tomto místě se kapka odtrhne. V okamžiku odtrhování kapky platí:

            F = G

            2pRs = mg , kde

            m ...... hmotnost odtržené kapky,        s ....... povrchové napětí

            Pokusy ukázaly, že pracujeme-li se stejnou kapilárou, je R pro různé kapaliny stejné. Pro dvě různé kapaliny označené indexy 1 a 2 tedy platí:

            2pRs1 = m1g               a          2pRs2 = m2g ,

odtud                                                                                 (1)

                Protože hmotnost jedné kapky můžeme vážením určit jen nepřesně, určujeme obvykle hmotnost vyššího počtu kapek, např. 10.

 Obr.1: Stalagmometr.      
r ...........  ryska    
u .......... ústí stalagmometrické trubice

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Obr.2: Síly působící na kapku v místě zaškrcení.
                F ... síla povrchového napětí
                G ... tíhová síla
                R ... poloměr zaškrcení kapky

 

 

Postup:[1],[2]

–        Stalagmometrickou trubici upevníme svisle do stojanu tak, aby dolní rozšířený konec trubice byl asi 5 cm nad podložkou. V této poloze musí stalagmometr zůstat do konce měření.

–        Pokud váženky nejsou čisté a suché, vypláchneme je destilovanou vodou a vytřeme tamponem do sucha. Označíme si, které víčko patří ke které vážence. Na analytických vahách zvážíme všechny váženky i s víčkem[3].

–        Kádinku propláchneme destilovanou vodou.

–        Do kádinky nalijeme destilovanou vodu, umístíme ji pod ústí stalagmometrické trubice (nakloníme kádinku, stalagmometr neposouváme) a pomocí injekční stříkačky opatřené hadičkou nasajeme destilovanou vodu nad rysku stalagmometru. Pak zatlačením na píst injekční stříkačky vodu ze stalagmometru do kádinky zase vytlačíme. Vodu z kádinky vylijeme.

–        Do kádinky dáme novou destilovanou vodu a nasajeme ji do stalagmometrické trubice jako v předchozím bodě. Když je hladina vody nad ryskou stalagmometru, odstraníme injekční stříkačku z horního otvoru stalagmometru, aniž bychom přitom ústí kapiláry zvedli z vody (jinak bychom do stalagmometru nasáli vzduch a měřený roztok by se mohl dostat až do gumové hadičky stříkačky, kde by se mohl znečistit a případně uvolněné kousky gumy by mohly ucpat stalagmometrickou trubici) a teprve pak nakloníme kádinku s vodou tak, aby ústí stalagmometrické trubice bylo nad hladinou vody.

–        Sledujeme hladinu vody ve stalagmometru. V okamžiku, kdy klesající hladina projde kolem rysky na trubici, vsuneme pod ústí trubice váženku a necháme do ní samovolně odkapat 10 kapek (nutno počítat!). Váženku uzavřeme víčkem.

–        Zbývající vodu vytlačíme z trubice do kádinky pomocí injekční stříkačky.

–        Vodu z kádinky vylejeme.

–        Uvedený postup opakujeme postupně pro všechny měřené roztoky počínaje nejzředěnějším a konče nejkoncentrovanějším. Proplachování kádinky a stalagmometru neprovádíme destilovanou vodou, ale roztokem, jehož povrchové napětí bude právě stanovováno.

–        Zvážíme všechny váženky.

–        Důkladně (alespoň 5x) propláchneme stalagmometr destilovanou vodou.

–        Výpočet: podle vztahu (1).

 

 


[1] Vypracovávají-li úlohu současně dva posluchači, pak nemají-li k dispozici váhy s funkcí „tare“, dosáhnou vý-razného urychlení práce tím, že v době, kdy jeden pracuje se stalagmometrem, druhý váží.

[2] Pokud místo váženek s víčkem máme k dispozici pouze mističky bez víčka, je nutno je zvážit ihned po odkapá-ní příslušného počtu kapek, aby nedošlo ke zkreslení výsledků v důsledku odpařování kapaliny.

[3] Pokud máme možnost práce s digitálními vahami s funkcí „tare“, lze s dostatečnou přesností použít místo váže-nek i mističky bez víčka. V tomto případě nevážíme všechny mističky současně před zahájením měření celé sady roztoků, ale před měřením každého jednoho roztoku vždy zvážíme a vytárujeme jednu mističku, necháme do ní nakapat patřičný počet kapek a ihned znova zvážíme. Zbavíme se tak zdlouhavého zapisování a odečítání velkého množství čísel.