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Oberflächenanalytik - Übungsaufgabe 2: Kapillarität

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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).
Stoffdichte
Methylprednisolon-aceponat
Quecksilberhalogenide
Quecksilber
Quecksilber
Korngrenze
Spreitung
Methylprednisolon-aceponat
Wasseroberfläche

Metadaten

Formale Metadaten

Titel Oberflächenanalytik - Übungsaufgabe 2: Kapillarität
Untertitel Wie verhalten sich Wasser und Quecksilber in einer 0,1 mm Glaskapillare?
Serientitel Einführung in die Oberflächenanalytik - Übungsaufgaben
Teil 2
Anzahl der Teile 15
Autor Lauth, Günter Jakob
Mitwirkende Lauth, Anika (Medientechnik)
Lizenz CC-Namensnennung - keine kommerzielle Nutzung 3.0 Deutschland:
Sie dürfen das Werk bzw. den Inhalt zu jedem legalen und nicht-kommerziellen Zweck nutzen, verändern und in unveränderter oder veränderter Form vervielfältigen, verbreiten und öffentlich zugänglich machen, sofern Sie den Namen des Autors/Rechteinhabers in der von ihm festgelegten Weise nennen.
DOI 10.5446/15758
Herausgeber Günter Jakob Lauth (SciFox)
Erscheinungsjahr 2013
Sprache Deutsch
Produktionsjahr 2013
Produktionsort Jülich

Inhaltliche Metadaten

Fachgebiet Physik, Chemie

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