Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 15. 10 april 1948 - Vätskors ytspänning, av I Göransson - Titrering med hjälp av högfrekvensoscillator, av SHl
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
238
TEKNISK TIDSKRIFT
i det inre eller bådadera, så att den inre potentialen hos
ytmolekylerna blir lika med de inre molekylernas.
Eftersom ytmolekylerna har högre är det lätt att förstå, att
— i likhet med fallet jämvikt mellan fast och flytande
ämne — den spänning, som måste tillkomma för att
upprätthålla jämvikt, är en dragpåkänning i ytplanet. De
termodynamiska sambanden utgör
o JU
^VTn
3 ju
— A och x-=
c T.
(3)
yn
där y är ytans dragspänning, yl specifik yta och s är ytans
specifika entropi. Förhållandet mellan ytspänning och
temperatur blir
dy _ L
2T ~ ~ TA
(4)
varvid L är det bundna värmet i övergången vätska—yta.
Skillnaden i tecken hos ekv. (2) och (4) beror på det
faktum, att dragning och tryck måste anses ha motsatta
tecken. Uttrycken är likartade, emedan dragspänningen i en
vätskas yla är till på samma grunder som när
hydrostatisk dragpåkänning inverkar på en vätska i jämvikt med
dess stelnade område vid en temperatur under den
tryckfria smältpunkten. Dragspänningarna är nödvändiga för
att nedbringa ytans inre potentialer i det ena fallet och
vätskans i det andra, så att de går upp mot de inre
potentialerna hos de närliggande faserna.
En mera detaljerad bild av hur ytspänningen nedsätter
ytmolekylernas inre potential torde framgå av det
följande. När en molekyl bortgår från en vätskas yta, rör
sig de närbelägna ytmolekylerna för att fylla igen det hål,
som i annat fall skulle bli kvar efter den bortgående
molekylen. Ytans areal minskas sålunda med den effektiva
arean hos den bortgående molekylen. I ytplanet råder en
konstant dragkraft y, arbete måste uträttas mot denna
kraft, som motsvarar A, där A är en molekyls effektiva
area. Samtidigt går den med molekylen förbundna meka-
a
niska energin förlorad. Denna uppgår till f y dA, varest A
Ao
och Ao är de effektiva ytfält, som tas upp av en molekyl,
när ytan är under sträckning y och kraften noll
respektive. Nettoarbetet, utfört av dragningen i ytplanet, när en
molekyl lämnar ytan, utgör därför
A y
y A -f f y d A = — f A dy
(5)
Den högra leden av detta uttryck är, när det
differentieras och beräknas per massenhet i stället för per
molekyl, lika med — A, vilket enligt den första av ekv. (3)
motsvarar c[Vcy. Ytspänningen sänker därför ytans inre
potential på grund av det mot dragningen uträttade
arbetet, då en molekyl fjärmar sig från ytan.
För ämnen, i vilka området för molekylär verkan
(rörelse) överskrider en molekyls dimensioner, torde den inre
potentialen hos molekyler nära, men icke verkligt i, ytan
överstiga den för inre molekyler, och en viss dragkraft
(ehuru den torde vara mycket mindre än den som fordras
mellan de yttersta molekylerna) blir nödvändig för att
reducera deras n till vad den är hos inre molekyler.
Ytspänningen måste sålunda anses råda inom ett skikt av
några få molekylers tjocklek, varvid kraftens intensitet
avtar snabbt med ökande avstånd från ytan.
Det kan nu vara på sin plats att diskutera, hur
ytspänningen uppkommer och hålles vid liv. Ytmolekylernas jx
är högre än de inre molekylernas. Flera molekyler lämnar
därför ytan än som kommer till den, så att färre
molekyler blir kvar till att fylla den givna ytarean. Deras
mellanrum i ytplanet överstiger därför det spänningslösa
avståndet, och en dragspänning uppstår mellan dem.
Molekyler fortsätter att lämna ytan till dess att dragspänningen
stigit till vad som är nödvändigt för att utjämna ytans
inre potential med de inre molekylernas. Ytspänningen
mellan ytmolekylerna medför ett hydrostatisk tryck
mellan de inre molekylerna så att deras ,/m-värden blir lika.
Vid delta värde på spänningen är jämvikt uppnådd, och
lika många molekyler inträder i vtan, som det bortgår
från den. Ytspänningen underhålles då automatiskt. Del
är ej behövligt att förutsätta någon speciell orientering av
ytmolekyler eller att försöka visa, att det ej finns någon
skjuvspänning i samband med dragningen.
Sträckspänningen i ytan försöker oupphörligen slappas, men så fort
som den gör så, höjes /t-talet för ytmolekylerna och då
lämnar flera molekyler ytan än det strömmar in, till dess
att ytan blivit spänd. Om sträckningen av någon
anledning blivit för hög, blir ytans inre potential för låg, så att
flera molekyler intränger i ytan än som bortgår tills
ytspänningen försvagats (C Gurney i Nature 2 aug. 1947).
I Göransson
Titrering med hjälp av högfrekvensoseillator. Under
forskningsarbete rörande dielektrieitetskonstanter, som
utfördes av Fred W Jensen och en av hans elever vurTexas
A. M. College, gjorde den senare elektrometriska
titre-ringar med en Fisher-titrimeter. Vid ett tillfälle fann ban,
att ändpunkten blev en smula osäker, och när han sökte
efter orsaken, visade det sig, att han glömt att sätta ned
elektroderna i lösningen. Instrumentet hade alltså givit en
ändpunkt, om än något osäker, även utan elektroder. Detta
förhållande gav Jensen uppslaget till en titreringsmetod
enligt helt nva principer.
Elektrometriska titreringar kan i allmänhet blott utföras
med elektrolyter, och de är därför icke användbara i
organiska lösningsmedel, särskilt om dessa har dålig
jonise-ringsförmåga. Det ovan beskrivna misstaget fäste Jensens
uppmärksamhet på möjligheten att framkalla jon- eller
dipolrörelser med hjälp av fältet från en
högfrekvens-oscillator. Den energi, som åtgår för att ge rörelsen,
orsakar en ändring av oscillatorströmmen, och denna kan
lätt mätas. Belastas sålunda en oscillator genom att en
vätska eller lösning införes i dess fält, ändras dess
karak-teristika, varvid främst tre faktorer bestämmer
belastningens storlek. Dessa är: oscillatorns typ och konstanter,
vätskans volym och placering i fältet och lösningens
ledningsförmåga på grund av dess jon- eller
dipolkoncentration. Då dessa förändras vid en kemisk reaktion, ändras
lösningens ledningsförmåga och därmed oscillatorns
belastning, varigenom det blir möjligt att följa reaktionens
förlopp oberoende av lösningsmedlets joniserande förmåga.
Tillsammans med A L Parrack konstruerade Jensen en
apparat enligt denna princip. Den fick det
kopplingsschema, som visas i fig. 1. Oscillatorn har avstämda
anod-och gallerkretsar. Svängningar uppstår, när de båda
kretsarna LjCj och L2C2 är i resonans vid ungefär samma
frekvens. Kondensatorn Cj bestämmer anodkretsens frekvens
och C» gallerkretsens. Kopplingsgraden mellan kretsarna
och därmed känsligheten för yttre ändringar i
anodkretsen varieras med kondensatorn C3. Ett vanligt
radiorör med tre elektroder och goda svängningsegenskaper
kan användas.
Vid utförande av en titrering tas lösningen i T,
omröraren sätts i gång, och apparaten justeras med C1 samt, om
så befinnes nödvändigt, med C3, så att den går i och
insvängning med önskad känslighet. Detta kan kontrolleras
med hjälp av milliamperemetern il/3, som visar
oscillatorströmmen. Därefter ställs potentiometern så, att
spänningen över /?2 balanseras med en lika stor spänning över
Rs och en del av /?4. Med shunten /?„ inkopplad över
mikro-amperemetern Mr görs först en grovinställning av /?4,
varefter R, urkopplas och fininställning sker. När
reagenslösning tillsätts, ändras balansen, och utslag erhålles på
mikroamperemetrarna och M2. Relationen mellan mängd
tillsatt reagenslösning och ström i mikroampere ger
grafiskt en kurva. Titreringsändpunkten visar sig som en
plötslig ändring av denna kurvas lutning. Om apparaten
går ur svängning under titreringen, kan den ånyo fås att
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
