Hallo Forum,
wie misst man die Oberflächenspannung einer flüssigen Substanz am einfachsten ? Irgendwie durch Tropfenbildung ?
Danke
Gerd.
Hallo, Gerd,
wenn ich mich recht erinnere ist die einfachste Messmethode die Steighöhe in Kapillaren.
Aber lies mal selbst: http://www.unimeter.net/interim/4_OberflSpannung_A.htm
Grüße
Eckard
Hallo Gerd,
wie misst man die Oberflächenspannung einer flüssigen Substanz
am einfachsten ? Irgendwie durch Tropfenbildung ?
das weiß ich nicht, aber die Oberflächenspannung (oder -energie) einer festen Oberfläche bestimmt man dadurch, dass man Tropfen verschiedener Flüssigkeiten mit bekannter Oberflächenspannung auf der zu prüfenden Oberfläche absetzt und den Kontaktwinkel mißt, der sich zwischen dem Tropfen und der Oberfläche bildet. Aus den gemessenen Winkeln kann man dann den polaren und den dispersen Anteil der Oberflächenspannung errechnen.
Wenn die Oberflächenspannung einer Flüssigkeit unbekannt ist, würde ich umgekehrt arbeiten, d.h. mit drei festen Oberflächen mit bekannter Oberflächenspannung. Das sollte zum Erfolg führen. Aber vielleicht gibt es einfachere Verfahren.
Grüße, Thomas
Hallo Forum,
wie misst man die Oberflächenspannung einer flüssigen Substanz
am einfachsten ? Irgendwie durch Tropfenbildung ?
dieser Artiekl ist sehr schön geschrieben und dort stehen auch einige Methoden.
http://de.wikipedia.org/wiki/Oberfl%C3%A4chenspannung
Um Details zu erfahren, mußt Du allerdings mit den gegebenen Stichworten weitersuchen.
Gandalf
Off Topic: Unsinn in Wikipedia
Hallo Gandalf,
„Die Oberflächenspannung ist ein Effekt, der dazu führt, dass sich die Oberfläche einer Flüssigkeit wie eine elastische Folie verhält und in einen möglichst glatten Zustand minimaler Ausdehnung strebt. Das heißt, die Oberfläche einer Flüssigkeit strebt immer den energieärmsten Zustand an. Je höher die Oberflächenspannung desto „kugelförmiger“ ist ein Tropfen dieser Flüssigkeit.“
Diesen Unfug findest Du schön? Im ersten Absatz ist so ziemlich jeder Satz zumindest irreführend, wenn nicht falsch.
Die Oberflächenspannung ist eine Kraft/Längeneinheit (eine mechanische Spannung eben) oder eine Energie pro Fläche. Aber kein Effekt. Die Oberfläche einer Flüssigkeit ist auch keine elastische Folie. Energieminimierung ist ein allgemeines thermodynamisches Prinzip und nicht nur eine Folge der Oberflächenspannung. Ein (ansonsten kräftefreier) Tropfen ist aufgrund der Oberflächenspannung immer sphärisch (das folgt aus der Young Laplace Gleichung). Berücksichtigt man die Gravitation, hängt die Geometrie des Tropfens im wesentlichen vom Verhältnis hydrostatisches Potential/Oberflächenspannung ab.
Soll ich weiter machen?
„Eine hohe Oberflächenspannung erschwert Benetzungsvorgänge, beispielsweise benetzt hochreines Wasser die Stoffe von Kleidungsstücken nur schlecht, es perlt ab. Dies ist einer der Gründe dafür, warum man beim Waschen Waschmittel zugibt, das mit seinen seifenartigen Stoffen (Tensiden) das Benetzen erleichtert.“
Das ist grob falsch. Wasser perlt nicht deshalb ab, weil es eine grosse Oberflächenspannung hat, sondern weil es die Fasern nur schlecht benetzt. (Wenn der Schreiber dieses Unsinns nämlich einmal in Klamotten mit Fasern mit Theta = 0 getragen hätte, wüsste er, wie unsinnig seine Aussage ist. Aber vermutlich verwendet er nur eingefettete Wolle …)
Ich höre jetzt besser auf.
Für mich ist der Wikipedia-Artikel ein schönes Beispiel für solides Halbwissen, dass stellenweise gallopierenden Blödsinn hervorbringt. Ohne eine Fachredaktion steht in Wikipedia leider auch viel Unsinn …
Mal schaun, wenn ich Zeit habe, ändere ich den Artikel…
Ciao R.
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Hallo,
„Eine hohe Oberflächenspannung erschwert Benetzungsvorgänge,
beispielsweise benetzt hochreines Wasser die Stoffe von
Kleidungsstücken nur schlecht, es perlt ab. Dies ist einer der
Gründe dafür, warum man beim Waschen Waschmittel zugibt, das
mit seinen seifenartigen Stoffen (Tensiden) das Benetzen
erleichtert.“
Das ist grob falsch. Wasser perlt nicht deshalb ab, weil es
eine grosse Oberflächenspannung hat, sondern weil es die
Fasern nur schlecht benetzt. (Wenn der Schreiber dieses
Unsinns nämlich einmal in Klamotten mit Fasern mit Theta = 0
getragen hätte, wüsste er, wie unsinnig seine Aussage ist.
Aber vermutlich verwendet er nur eingefettete Wolle …)
der erste Absatz in dem Wikipedia-Artikel ist wohl in der Tat nicht so
glücklich formuliert worden.
Aber letztere Aussage verstehe ich nicht… das Wasser benetzt die Klamotten
doch gerade wegen der Oberflächenspannung schlecht? Und wo kommt das Theta auf
einmal her? 
Gruß,
Olaf
drittel Wahrheiten
Hi,
Aber letztere Aussage verstehe ich nicht… das Wasser benetzt
die Klamotten
doch gerade wegen der Oberflächenspannung schlecht?
Nö. Bei der Benetzung geht es um eine Flüssig-Fest-Grenzfläche (Grenzflächenspannung / Benetzungseigenschaften) und nicht um die Flüssig-Dampf-Grenzfläche. Mit den Eigenschaften der Flüssig-Dampf-Grenzfläche alleine kann man das nicht erklären (bzw. die Erklärung ist falsch). Natürlich taucht die Oberflächenspannung gammaLV in den Gleichungen auf, aber das ist nur ungefähr 1/3 der Wahrheit.
Young-Gleichung :
gammaLV cos Theta = gammaSV-gammaSL.
Du siehst, dass man cosTheta auch als grenzflächenspezifischen Korrekturfaktor für die Oberflächenspannung ansehen kann.
Anschaulich: Ein Schwamm saugt sich ja auch mit Wasser voll. Das dürfte ja dann nicht der Fall sein, wenn es alleine an der Oberflächenspannung des Wassers liegen würde.
Es liegt vielmehr an den schlechten Benetzungseigenschaften (mit Wasser) der Faser (also an cos Theta). Aus diesem Grund müssen sich Wasservögel ja auch das Gefieder einfetten - Erst dadurch wird das Gefieder ausreichend hydrophob. Sonst würde das Gefieder wie ein Schwamm wirken und die Ente erfrieren …
Man kann es auch andersherum erklären: Ölflecken auf Klamotten sind deshalb so fies weil das Öl das Gewebe meist wesentlich besser benetzt als das Wasser (Man will ja hydrophobe Fasern …) .
Ciao R.
Der Vollständigkeit halber:
Es liegt vielmehr an den schlechten Benetzungseigenschaften
(mit Wasser) der Faser (also an cos Theta). Aus diesem Grund
müssen sich Wasservögel ja auch das Gefieder einfetten - Erst
dadurch wird das Gefieder ausreichend hydrophob. Sonst würde
das Gefieder wie ein Schwamm wirken und die Ente erfrieren …
Hat man dann ein wasserabweisendes Gewebe, wird die Oberflächenspannung wieder wichtig. Daraus ergibt sich dann (bei gegebenem Faserabstand) die maximale Wassersäule.
Experiment für Zuhause:
Man nehme ein Küchenpapier, forme einen Trichter und lasse Wasser hinein laufen => Das Wasser läuft durch, sobald das Papier vollständig benetzt ist.
Man nehme ein Kunststoffgewebe (z.B. Flicken für das Zelt) => das Wasser läuft nicht durch.
Daran sieht man, dass es in erster Linie am Gewebe liegt. Jetzt kann man natürlich noch mit Spülmittel spielen…
Ciao R.
primitive Methode
Hallo Gerd,
eine sehr prmitive methode, die Oberflächenspannung einer Flüssigkeit zu bestimmen, ist die sog. Abreißmethode. Hierbei wird einfach ein Ring langsam an einem Kraftmesser aus einer Flüssigkeit herausgezogen (also von der oberfläche natürlich). Anhand der Differenz von aufgewendeter Kraft und reiner Gewichtskraft läßt sich dann die Oberflächenspannung bestimmen. Beispiel siehe:
http://www.physik.uni-muenchen.de/studium/praktikum/…
Gruß
L.
so primitiv ist die Methode auch nicht
Hallo Lohengrin,
eine sehr prmitive methode, die Oberflächenspannung einer
Flüssigkeit zu bestimmen, ist die sog. Abreißmethode. Hierbei
wird einfach ein Ring langsam an einem Kraftmesser aus einer
Flüssigkeit herausgezogen (also von der oberfläche natürlich).
Anhand der Differenz von aufgewendeter Kraft und reiner
Gewichtskraft läßt sich dann die Oberflächenspannung
bestimmen.
Vorausgesetzt, man hat einen Präzisionskraftmesser und ein super sauberes Probengefäss und einen super sauberen Draht …
Das gilt auch für die anderen Messmethoden (Wilhelmy-Platte, Sessile Drop, Pendant Drop, Abreissmethode, Kapillarmethoden usw.), die im Prinzip ähnlich einfach sind: Es sieht von der Idee her primitiv aus, in der Parxis gehört einiges Know-how (v.a. Chemie und ein sauberes Labor) dazu, nicht den Effekt irgendwelcher Surfactants zu messen(beliebt sind auch Fettfingerabdrücke, ein klassischer Praktikantenfehler) .
Ciao R.