Метод рахунку крапель вважається найпростішим способом вимірювання поверхневого натягу з технічної точки зору. В основі розрахунків лежить закон, згідно з яким вага краплі, що відривається від піпетки, пропорційний поверхневому натягу рідини (s) і радіусу піпетки (R), тобто
| m = 2p Rs / g, де | (1) |
g - прискорення вільного падіння;
m - маса краплі досліджуваної рідини.
Процес вимірювань простий і складається з двох етапів. На першому етапі визначається радіус піпетки (сталагмометра). Величина радіусу обчислюється за результатами вимірювання ваги краплі будь-якої стандартної рідини, наприклад, дистильованої води. Для вимірювання радіуса не використовуються які-небудь додаткові вимірювальні інструменти, такі як мікрометр, оскільки величина радіусу у формулі (1) лише приблизно відображає дійсні розміри використовуваної піпетки. (Причини такого стану справ будуть пояснені далі.)
Другий етап полягає в тому, що з піпетки видавлюється кілька крапель досліджуваної рідини в посуд для зважування. Перша крапля не повинна потрапити в число зважуваних. Далі зважуванням на вагах визначається загальна вага крапель.
Важливим є процес формування окремої краплі. Формувати краплю швидко неприпустимо, оскільки результат подальшого виміру буде недостоверен через те, що сила інерції надходить рідини відірве краплю завчасно. Повільно ж формувати краплю не раціонально. Зазвичай поступають таким чином: краплю формують швидко, але на останній стадії формування (до її відриву від піпетки) уповільнюють процес. Крапля повинна відірватися при дуже повільному надходженні рідини.
Систематична помилка від використання для розрахунків формули (1) досягне в кращому разі 2-3%, якщо для калібрування (визначення радіуса) застосовувалася дистильована вода, а поверхневий натяг досліджуваної проби дорівнює 20 дин / см. Це пов'язано з тим, що вищезгадана формула не зовсім вірно відображає існуюче становище справ. Лонштейн, а потім Гаркінс і Браунс ще на початку століття показали, що кращими показниками має формула:
| m = F2p Rs / g, де | (2) |
F - поправка, яка залежить від ставлення V/R3;
V - обсяг краплі.
Використання цієї формули для розрахунків дозволяє визначати поверхневий натяг з точноcтью 0,1-0,2%.
У таблиці 1 показані значення поправок F для різних V/R3. З таблиці випливає, що насправді утворюється крапля меншого розміру, ніж це передбачає попередня формула (1). Таким чином, розрахунки радіуса по розчину з відомим поверхневим натягом дають значення на 40% менше дійсного розміру піпетки.
Таблиця 1.
| V/R3 | F | V/R3 | F | V/R3 | F |
| 58,1 | 0,215 | 2,3414 | 0,2635 | 0,816 | 0,255 |
| 24,6 | 0,2256 | 2,0929 | 0,26452 | 0,771 | 0,2534 |
| 17,7 | 0,2305 | 1,8839 | 0,26522 | 0,729 | 0,2517 |
| 13,28 | 0,23522 | 1,7062 | 0,26562 | 0,692 | 0,2499 |
| 10,29 | 0,23976 | 1,5545 | 0,26566 | 0,658 | 0,2482 |
| 8,19 | 0,24398 | 1,4235 | 0,26544 | 0,626 | 0,2664 |
| 6,662 | 0,24786 | 1,3096 | 0,26495 | 0,597 | 0,2445 |
| 5,522 | 0,25135 | 1,2109 | 0,26407 | 0,57 | 0,243 |
| 4,653 | 0,25419 | 1,124 | 0,2632 | 0,541 | 0,243 |
| 3,975 | 0,25661 | 1,048 | 0,261 | 0,512 | 0,2441 |
| 3,433 | 0,25874 | 0,98 | 0,2602 | 0,483 | 0,246 |
| 2,995 | 0,26065 | 0,912 | 0,2585 | 0,455 | 0,2491 |
| 2,637 | 0,26224 | 0,865 | 0,257 | 0,428 | 0,2526 |
Розрахунки за формулою (2) також припускають 2 етапи досліджень. На першому етапі визначається радіус піпетки по стандартному розчину, а на другому - вимірювання поверхневого натягу досліджуваної проби. Розрахунки за визначенням радіуса піпетки ускладнюється поправкою F, яка залежить від V/R3. Складність полягає в тому, що у формулі (2) радіус фігурує у 2-х місцях. Обчислювати його аналітичним шляхом досить складно. У зв'язку з цим краще знати дійсні геометричні розміри піпетки, попередньо виміряні мікрометром. Обмірюваний радіус слід використовувати тільки для обчислення поправки F. Таким чином, радіус за формулою (2) обчислюється досить просто:
| R = mg/2p s стF, де | (3) |
s ст - поверхневий натяг стандартного розчину.
При обчисленнях поверхневого натягу досліджуваного розчину застосовується той же принцип: радіус, виміряний мікрометром, застосовується тільки для обчислення поправки.