Question Number 155032 by peter frank last updated on 24/Sep/21
Answered by peter frank last updated on 25/Sep/21
Commented by peter frank last updated on 27/Sep/21
$$\mathrm{surface}\:\mathrm{tension}\:\mathrm{of}\:\mathrm{soap}\left(\gamma_{\mathrm{1}} \right)= \\ $$$$\mathrm{3}×\mathrm{10}^{−\mathrm{2}} \mathrm{Nm}^{−\mathrm{1}} \\ $$$$\mathrm{surface}\:\mathrm{tension}\:\mathrm{of}\:\:\mathrm{bubble}\left(\gamma_{\mathrm{2}} \right)= \\ $$$$\mathrm{7}×\mathrm{10}^{−\mathrm{2}} \mathrm{Nm}^{−\mathrm{1}} \\ $$$$\mathrm{diameter}\:\mathrm{of}\:\mathrm{soap}\:\mathrm{bubble}\left(\mathrm{d}_{\mathrm{1}} \right)= \\ $$$$\mathrm{10mm}\:\:\:\:\mathrm{r}=\frac{\mathrm{d}_{\mathrm{1}} }{\mathrm{2}} \\ $$$$\mathrm{diameter}\:\mathrm{of}\:\mathrm{tube}\:\left(\mathrm{d}_{\mathrm{2}} \right)=\mathrm{1mm} \\ $$$$\mathrm{r}=\frac{\mathrm{d}_{\mathrm{2}} }{\mathrm{2}} \\ $$$$\mathrm{H}=\mathrm{Atmospheric}\:\mathrm{pressure} \\ $$$$\mathrm{P}=\mathrm{pressure}\:\mathrm{inside}\:\mathrm{the}\:\mathrm{bubble} \\ $$$$\mathrm{and}\:\mathrm{the}\:\mathrm{tube} \\ $$$$\mathrm{P}_{\mathrm{1}} =\mathrm{pressure}\:\mathrm{bellow}\:\mathrm{the}\:\mathrm{meniscuss} \\ $$$$\mathrm{r}_{\mathrm{1}} =\mathrm{radius}\:\mathrm{of}\:\mathrm{soap}\:\mathrm{bubble} \\ $$$$\mathrm{Excess}\:\mathrm{pressure}\:\mathrm{for}\:\mathrm{the}\:\mathrm{soap} \\ $$$$\mathrm{bubble} \\ $$$$\mathrm{P}−\mathrm{H}=\frac{\mathrm{4}\gamma_{\mathrm{1}} }{\mathrm{r}_{\mathrm{1}} }\:\:…..\left(\mathrm{i}\right) \\ $$$$\mathrm{r}_{\mathrm{1}} =\mathrm{radius}\:\mathrm{of}\:\mathrm{soap}\:\mathrm{bubble} \\ $$$$\mathrm{Pressure}\:\mathrm{difference}\:\mathrm{on}\:\mathrm{the} \\ $$$$\:\mathrm{meniscuss}\:\mathrm{of}\:\mathrm{water} \\ $$$$\mathrm{P}−\mathrm{P}_{\mathrm{2}} =\frac{\mathrm{2}\gamma_{\mathrm{2}} }{\mathrm{r}_{\mathrm{2}} }\:\:\:\:\:….\left(\mathrm{ii}\right) \\ $$$$\mathrm{But}\:\:\mathrm{P}_{\mathrm{2}} =\mathrm{H}−\rho\mathrm{gh}…\left(\mathrm{iii}\right) \\ $$$$\mathrm{h}=\mathrm{1mm} \\ $$$$\mathrm{P}−\left(\mathrm{H}−\rho\mathrm{gh}\right)\:=\frac{\mathrm{2}\gamma_{\mathrm{2}} }{\mathrm{r}_{\mathrm{2}} }\:\:\: \\ $$$$\mathrm{P}−\mathrm{H}=\frac{\mathrm{2}\gamma_{\mathrm{2}} }{\mathrm{r}_{\mathrm{2}} }−\rho\mathrm{gh}\:….\left(\mathrm{iv}\right) \\ $$$$\left(\mathrm{i}\right)=\left(\mathrm{iv}\right) \\ $$$$\mathrm{P}−\mathrm{H}=\frac{\mathrm{4}\gamma_{\mathrm{1}} }{\mathrm{r}_{\mathrm{1}} }\:=\mathrm{P}−\mathrm{H}=\frac{\mathrm{2}\gamma_{\mathrm{2}} }{\mathrm{r}_{\mathrm{2}} }−\rho\mathrm{gh}\: \\ $$$$\frac{\mathrm{2}\gamma_{\mathrm{2}} }{\mathrm{r}_{\mathrm{2}} }−\rho\mathrm{gh}\:=\frac{\mathrm{4}\gamma_{\mathrm{1}} }{\mathrm{r}_{\mathrm{1}} } \\ $$$$\rho\mathrm{gh}=\frac{\mathrm{2}\gamma_{\mathrm{2}} }{\mathrm{r}_{\mathrm{2}} }−\frac{\mathrm{4}\gamma_{\mathrm{1}} }{\mathrm{r}_{\mathrm{1}} } \\ $$$$\mathrm{h}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{gh}}\left(\frac{\mathrm{2}\gamma_{\mathrm{2}} }{\mathrm{r}_{\mathrm{2}} }−\frac{\mathrm{4}\gamma_{\mathrm{1}} }{\mathrm{r}_{\mathrm{1}} }\right) \\ $$$$ \\ $$