Исследование коэффициента поверхностного натяжения мыльных растворов

Материал из ЗапоВики

Перейти к: навигация, поиск

Тема работы:

ИССЛЕДОВАНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ МЫЛЬНЫХ РАСТВОРОВ

Между частицами жидкости всегда действуют силы притяжения. Если смочить две стеклянные пластинки

водой и сложить вместе, то их затем будет очень трудно разделить, потому что молекулы воды, которые

находятся на одной пластинке, притягиваются к молекулам воды, находящимся на другой пластинке.

Насекомые водомерки легко удерживаются на поверхности воды, иголка может свободно лежать на ее

поверхности. Эти примеры подтверждают существование сил поверхностного натяжения, которые действуют

вдоль всей замкнутой линии, ограничивающей поверхность жидкости, и всегда направлены

перпендикулярно этому контуру.

F= l•σ (рисунок)

Где l - длинна поверхностного слоя

 		σ - коэффициент поверхностного  натяжения.


От величины коэффициента поверхностного натяжения зависит смачиваемость поверхностей. Чем меньше

коэффициент поверхностного натяжение, тем лучше жидкость всасывается в желудочно – кишечный тракт,

быстрее растворяет лекарства, легче проникает в ткань при стирке белья.

С целью уменьшения поверхностного натяжения в современные стиральные порошки кроме поверхностно-

активные веществ добавляют фосфаты. В настоящее время в Германии, Италии, Австрии, Норвегии,

Швейцарии и Нидерландах стирают только порошками без фосфатов. (график) В Японии уже к 1986 году в

стиральных порошках фосфатов не было вообще. Законы о запрещении фосфатов в стирально-моющих

средствах действуют в Республике Корея, на Тайване, в Гонконге, Таиланде и в Южно-Африканской

Республике. Взамен фосфатов в стиральные порошки вводят биологически инертные, экологически

безопасные вещества - цеолиты. Используют их уже около четверти века. Опыт показал их преимущества

и подтвердил безвредность.

Этим и объясняется актуальность выбранной темы.

Цель работы: исследовать поверхностное натяжение мыльных растворов

и смоделировать степень их влияния на водные ресурсы региона.

Для достижения этой цели были поставлены следующие исследовательские задачи:

1. исследовать коэффициент поверхностного натяжения жидкости мыльных растворов;

2. оценить степень экономической привлекательности стиральных порошков в зависимости от их

физических свойств;

3. рассчитать влияние фосфат-ионов на водные ресурсы Каховского водохранилища.


Объект исследования: мыльные растворы стиральных порошков.

Предмет исследования: поверхностное натяжение жидкостей.

Научная новизна работы: определен стиральный порошок, который имеет оптимальные физические свойства

и минимальное экологическое воздействие на водные ресурсы страны.

Исследования проводились с помощью сравнительных и статистических методов, моделирование,

экспериментального – метод отрыва капли.

Основные исследования поверхностного натяжения проводились в лаборатории физики ЭУВК №5. 

Первый этап исследования: определение коэффициента поверхностного натяжения растворов стиральных

порошков.

При выполнении работы использовался метод счета капель. В основе расчетов лежит закон, согласно

которому вес капли, отрывающейся от пипетки равен силе поверхностного натяжения жидкости:


Где m1= m /N – масса одной капли

g= 9,8 Н/кг

d – диаметр отверстия определялся при помощи электронного штангенциркуля. Опыты для одного и того

же раствора проводились для двух значений диаметра отверстия d1=2,25 мм и d2=4,05 мм

Коэффициент поверхностного натяжения определялся для N = 20, 40, 60 капель. Концентрация порошка в

растворе рассчитывалась по инструкции на его упаковке. Были взяты соотношения 500мг порошка на 100

г воды , для «Тайда» 1,2 г на 100 г воды. Температура жидкости составляла 25оС

В ходе исследования были получены следующие значения (график), лучшие физические свойства среди

изученных образцов имеет «Персил» коэффициент - 28,15 мН/м и среди порошков не содержащих фосфатов

«Персил» без фосфатов коэффициент – 31,01 мН/м.

Для порошка «Ушастый Нянь» (так как он пользуется популярность в нашей семье) было проведено

исследование зависимости коэффициент поверхностного натяжения мыльного раствора от концентрации.

Полученные результаты представлены на графике. Чем выше концентрация порошка, тем меньше

коэффициент поверхностного натяжения мыльного раствора.

В Украине надвигается природная катастрофа, связанная со значительным уменьшением чистой питьевой

воды. Каждый 1 грамм фосфатных соединений, из стиральных порошков, вызывает рост 10 килограммов

сине-зеленых водорослей. Уже сегодня тысячи тонн водорослей заполнили все наши реки, озера и пруды.

При разложении, гниющие сине-зеленые водоросли отравляют воду, отравляют рыбу.

Поэтому на втором этапе исследования мы смоделировали последствия, которые могут возникнуть при

использовании фосфатных порошков

Название порошка Содержание фосфатов Масса сине-зеленых водорослей, кг

в 100 г порошка в 450 г порошка

«Ушастый Нянь» 15-30 67-135 670-1350

«Тайд» 5-15 23-67 230-670


«Персил» с фосфатами ‹ 5 23 230

Минимальное воздействие среди изученных образцов оказывает «Персил» с фосфатами. После трех стирок,

а именно на столько, хватает упаковки порошка массой 450 г «Ушастый Нянь», масса сине-зеленых

водорослей в реке может увеличиться более чем на 1000 кг.

На третьем этапе исследования был проведен анализ степени экономической привлекательности

стиральных порошков в зависимости от их физических свойств.

Стоимость

1 г порошка	Стоимость 

одной стирки

«Ушастый Нянь» (150 г) 2,00 коп. 300 коп.= 3 грн.

«Тайд» (180 г) 2,50 коп. 450 коп.=4,5 грн

«Персил» с фосфатами (150 г) 3,00 коп. 450 коп.= 4,5 грн.

«Персил» без фосфатов (150 г) 3,00 коп. 450 коп = 4,5 грн

Green clean (150 г) 3,66 коп. 549 коп = 5,49 грн

Galinka(150 г) 1,70 коп. 260 коп = 2,6 грн

Самым дешёвым порошком оказался «Ушастый Нянь», среди без фосфатных порошков «Galinka», однако

заявленная надпись на упаковке данного порошка «Без фосфатов», вызывает сомнение в честности

производителя так как в составе присутствуют фосфаниты – производный химический элемент на основе

фосфатов.

Анализируя полученные в ходе исследования результаты, мы пришли к выводу, что среди порошков с

фосфатами «Персил» имеет самые лучшие физические свойства и минимальное экологическое воздействие

на водные ресурсы страны и среди без фосфатных занимает лидирующие позиции «Персил»

Мы установили золотую середину «цена, качество, безопасность»


СПИСОК ДЖЕРЕЛ ІНФОРМАЦІЇ

1. Бесіди з фізики. Під редакцією Л.В.Тарасова, М «Просвещение»,1992.

2. И.В.Савельев «Курс общей физики»; М., «Наука»,1966.

3. Ливенцев Н.М. «Курс физики», М.: «Высшая школа», 1974,

4. Сергієнко В.П. Фізика. Навчальний посібник

5. Энциклопедия для детей. Т. 16. Физика. М. В 2 ч. / Глав. ред. В.А.Володин. - М.,: Аванта+,

2000.

6. Энциклопедия для детей. Т. 17. Химия, Глав. ред. Володин В.А. - М.: Аванта+, 2001. - 640 с.

7. Часопис "Час 2000" 2004р №20 стаття №64 ІІІ міжнародного симпозіуму ТТК-2002 р. (Київ) та

Парламентських слухань 2003 р.

Личные инструменты
правила на Заповики
Сайт кафедры ИИТО
переход на сайт центра
 
Наша награда.