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Oberflächenanalytik - Übungsaufgabe 2: Kapillarität

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Title Oberflächenanalytik - Übungsaufgabe 2: Kapillarität
Subtitle Wie verhalten sich Wasser und Quecksilber in einer 0,1 mm Glaskapillare?
Title of Series Einführung in die Oberflächenanalytik - Übungsaufgaben
Part Number 2
Number of Parts 15
Author Lauth, Jakob Günter (SciFox)
Contributors Lauth, Anika (Medientechnik)
License CC Attribution - NonCommercial 3.0 Germany:
You are free to use, adapt and copy, distribute and transmit the work or content in adapted or unchanged form for any legal and non-commercial purpose as long as the work is attributed to the author in the manner specified by the author or licensor.
DOI 10.5446/15758
Publisher SciFox
Release Date 2013
Language German
Production Year 2013
Production Place Jülich

Content Metadata

Subject Area Physics, Chemistry
Series
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Transcript
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Eine weitere Methode zur Bestimmung der Oberflächenspannung einer Flüssigkeit ist die Steighöhenmethode. Aus der Steighöhe in einer Kapillare können wir die Oberflächenspannung gamma ermitteln.
Quecksilber als nicht benetzende Flüssigkeit wird aus auf einer Kapillare herausgedrückt; wir haben eine negative Steighöhe h. Zunächst berechnen wir den Krümmungsradius der Quecksilberoberfläche; diese ist nicht identisch mit dem Radius der Kapillare - wir müssen den Randwinkel mit berücksichtigen. Wir haben 50 Mikrometer als Kapillarradius; wir errechnen 65 Mikrometer als Krümmungsradius des Quecksilbers. Aus dem Krümmungsradius können wir mit Hilfe der Laplaceschen Gleichung den Krümmungsdruck ausrechnen; er ergibt sich
ein Krümmungsdruck von 17708 Pascal. Auf der konkaven
Seite der Phasengrenze muss ein um 14708 Pascal höherer
Druck vorliegen als auf der konvexen Seite. Dies erreicht das Quecksilber dadurch, dass es nach unten sinkt
und einen hydrostatischen Druck aufbaut, der genau 14708 Pascal entspricht. Den hydrostatischen Druck berechnen wir mit der bekannten Formel (rho mal g mal h). Wir lösen nach h auf und erhalten eine negative Steighöhe von 0,11 Meter. (11 Zentimeter) Das gleiche Experiment mit Wasser. Wasser steigt als benetzende Flüssigkeit in der Kapillare nach oben. Auch hier
ermitteln wir zunächst den Krümmungsradius der Wasseroberfläche. Das ist einfach, denn Theta ist hier gleich Null (Spreitung) und damit stimmen Krümmungsradius der Wasseroberfläche und Radius der Kapillare überein. Wir setzen r= 50 µm und gamma=0,073 N/m für die Oberflächenspannung von Wasser; erhalten einen Krümmungsdruck von 2900 Pascal. Dies entspricht einer Steighöhe von 0,298 Meter (29,8 Zentimeter).
Density
Mercury (element)
Mercury (element)
Pascal (unit)
Mercury (element)
Korngrenze
Pascal (unit)
Wasseroberfläche
Spreitung
Dye penetrant inspection
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AV-Portal 3.8.0 (dec2fe8b0ce2e718d55d6f23ab68f0b2424a1f3f)