Материал: 2031

помола) путем рассева навески 100 г порошка на ситах с отверстиями 0,63; 0,315; 0,16 (или 0,14) и 0,08 (или 0,071) мм.

9.7.3.Для каждого порошка определяют истинную плотность пикнометрическим методом и рыхлонасыпную плотность, используя любую емкость с заранее измеренным внутренним объемом.

9.7.4.Для каждого порошка вычисляют по формуле (9.1) величину уплотняющего давления при заданном значении h, после чего вычисляют соответствующее уплотняющее усилие P по формуле

где P – удельное уплотняющее давление, г/см2; F – внутренняя площадь сечения прессформы (кольца, обоймы), в которой уплотняют испытуемый порошок, см2; r – внутренний радиус сечения пресс-формы (кольца, обоймы), см.

Рис. 9.1. Испытательный конус к пенетрометру

9.7.5.Порошок загружают внутрь пресс-формы (кольца, обоймы) вровень с её краями, накладывают пуансон, на который укладывают плоские и обычные гири общей массой, равной P (см. п. 9.6.4), включают секундомер и выдерживают уплотняющее давление в течение 5 мин, после чего пригруз снимают. Порошок досыпают вровень с краем и уплотняют, как указано ранее. Эту процедуру повторяют еще раз и заканчивают, когда пресс-форма заполнится доверху.

9.7.6.Пресс-форму с уплотненным порошком устанавливают на станину пенетрометра, к поверхности порошка подводят вершину конуса, зубчатую гребенку пенетрометра опускают до соприкосновения с

подвижным стержнем, в котором закреплен конус, и берут начальный отсчет по лимбу прибора. Затем нажатием кнопки освобождают стержень, одновременно включают секундомер, после чего конус начинает погружаться в порошок. Через некоторое время погружение конуса останавливается, в этот момент отпускают кнопку и останавливают секундомер. Зубчатую гребенку опускают до соприкосновения с подвижным стержнем и по лимбу пенетрометра берут конечный отсчет. На начальный и конечный отсчеты шкалы лимба указывает стрелка, связанная с зубчатой гребенкой. Глубина погружения конуса равна разности конечного и начального отсчетов. Следует помнить, что одно деление шкалы лимба пенетрометра равно 0,10 мм, поэтому, что-бы перевести глубину погружения конуса из делений шкалы лимба в cантиметры, нужно умножить на 0,01 разность конечного и начального отсчетов (Пк Пн), т.е.

Погружение конуса в порошок останавливается в момент достижения равновесия, т.е. когда давление от массы подвижного стержня с конусом на площадь отпечатка конуса на уровне его погружения уравняется с сопротивлением порошка погружению конуса. Последнее при данном испытании принимают за показатель аутогезии.

9.7.7.После завершения испытания подвижный стержень вместе с закрепленным в нем конусом отделяют от пенетрометра, взвешивают (m, кг) и снова устанавливают в прибор.

9.7.8.Таким образом, по результатам данного испытания получают три показателя аутогезии, очевидно, связанные между собой: а) время погружения конуса (t, с) до наступления равновесного состояния; б) глубина погружения конуса (H , см) в момент достижения равновесного состояния; в) сопротивление порошка погружению конуса в момент равновесного состояния (Ga, Па).

9.7.9.Данное испытание для каждого порошка повторяют трижды. причем окончательные результаты получают как среднее арифметическое значение трех измерений.

9.8. Расчеты, обработка результатов, оформление, отчет по данной

работе

9.8.1.Данные испытаний минеральных порошков заносят в табл. 9.1.

9.8.2.Сопротивление порошка погружению конуса Ga (показатель ау-

тогезии) вычисляют на основании результатов испытаний по формуле

где Ga – показатель аутогезии минерального порошка, МПа; m – масса подвижного стержня пенетрометра вместе с закрепленным в нем конусом,

кг; Пк , Пн – соответственно начальный и конечный отсчеты по шкале лимба пенетрометра, деления круговой шкалы.

9.8.3.Результаты непосредственных измерений и расчетов по формулам (9.1) – (9.4) заносят в табл. 9.2.

9.8.4.Если результатов эксперимента достаточно для построения графиков, подтверждающих или опровергающих рабочие гипотезы (см. разд. 9.4), следует построить эти графики и вмонтировать их в текст отчета по данной работе.

9.8.5.На основании анализа результатов эксперимента делают заключение, содержащее выводы о проверке рабочих гипотез, характере установленных закономерностей и о необходимости и направлении дальнейших исследований.

9.8.6. По выполненной лабораторной работе каждый студент, бригада, подгруппа или группа (по указанию преподавателя) составляют отчеты, которые должны соответствовать требованиям гл. 2.

10. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ МЕТОДОМ СЧЕТА КАПЕЛЬ

10.1. Цель определения

Установить сравнительную эффективность использования различных ПАВ, оценить возможное качество смачивания жидкостью какой-либо поверхности.

10.2. Область применения результатов

Оценка эффективности ПАВ как адгезионной добавки, как пенообразователя и смачивателя.

10.3.Теоретические основы метода

10.3.1.Молекулы, находящиеся на поверхности жидкости, испытывают большее притяжение со стороны соседних молекул внутренних слоев, чем со стороны молекул газа, и поэтому ориентированы иначе, чем во внутренних слоях. В результате этих особых условий поверхностный слой все время стремится сжаться, уменьшить свою поверхность.

Следовательно, всякое увеличение поверхности вещества требует затраты работы. Величина этой работы, отнесенная к 1 см2 поверхности, носит название поверхностного натяжения и выражается как сила на единицу длины или как энергия на единицу поверхности.

10.3.2.Величина поверхностного натяжения зависит от условий измерения. Различают статическое (адсорбционный слой находится в равновесном состоянии) и динамическое (быстрое образование поверхности, так что адсорбция на ней не достигает равновесного значения) поверхностное натяжение. Метод счета капель относится к группе полустатических методов, так как при достаточно малой скорости образования поверхности с его помощью можно получить значения, близкие к статическим.

10.3.3.В основе метода лежит условие отрыва капли под действием собственного веса. Предполагается, что в момент отрыва капли ее вес P уравновешивает или немного превышает силу F , обусловленную поверхностным натяжением, действующую по периметру полусферической капли и стремящуюся вернуть жидкость в капилляр. Таким образом, вес капли является силой, стремящейся оторвать висящую каплю, а поверхностное натяжение препятствует отрыву, т.е.

(10.3)

где P – вес капли, кН; m – масса капли, кг; g – ускорение свободного падения капли, м/с2; V – объем капли жидкости, м3; n – число капель жидкости; F – сила, обусловленная поверхностным натяжением капли, кН;

r – радиус капли, м; σ – поверхностное натяжение исследуемой жидкости, кДж/м2.

10.3.4. Из-за того, что при отрыве капли вытягивается шейка, имеющая меньший радиус, чем капилляр, и отрывается шарик Плато (капелькаспутник), расчет иногда ведут относительно стандартной жидкости с известным поверхностным натяжением. Поверхностное натяжение

стандартной жидкости определяется при той же температуре независимым методом или берется из литературы:

где σ, σ0 – поверхностное натяжение исследуемой и стандартной жидкостей, кДж/м2; ρ, ρ0 – плотность исследуемой и стандартной жидкостей, кг/м3; n, n0 – число капель исследуемой и стандартной жидкостей.

Вкачестве стандартной жидкости в исследованиях можно

использовать воду с известным поверхностным натяжением: σ = 71,95

Дж/м2.103 (t=25 0С).

10.3.5. При работе с разбавленными растворами, плотность которых

где σ, σ0 – поверхностное натяжение исследуемой и стандартной жидкостей, кДж/м2; n, n0 – число капель исследуемой и стандартной жидкости.

10.3.6. Определение поверхностного натяжения жидкостей методом счета капель проводят на приборе сталагмометр, который (рис. 10.1) представляет собой стеклянную трубку с расширением 2 в средней части, заканчивающуюся толстостенным капилляром. Метки 1 и 3 обозначают объем вытекающей жидкости. К верхнему концу трубки присоединен резиновый шланг с грушей 5 и зажимом 4.

10.4.Рабочие гипотезы

10.4.1.Введение добавки ПАВ в жидкость, например в воду, снижает поверхностное натяжение воды.

10.4.2.Существует такое содержание ПАВ, выше которого не наблюдается эффект снижения поверхностного натяжения, его можно называть предельным.