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一文搞定表面張力常用的5個(gè)測(cè)試方法
   表面張力常用的測(cè)試方法:
  1、鉑金板法:
  當(dāng)感測(cè)浸入到被測(cè)液體后,白金板周圍就會(huì)受到表面張力的作用,液體的表面張力會(huì)將白金板盡量地往下拉。當(dāng)液體表面張力及其他相關(guān)的力與平衡力達(dá)到均衡時(shí),感測(cè)白金板就會(huì)停止向液體內(nèi)部浸入。這時(shí)候,儀器的平衡感應(yīng)器就會(huì)測(cè)量浸入深度,并將它轉(zhuǎn)化為液體的表面張力值。
  鉑金板法是用鉑金板,表面進(jìn)行噴砂粗化處理,為的是更好地與被測(cè)液體潤(rùn)濕。測(cè)試時(shí)將鉑金板輕輕地接觸到液面(或界面),由于液體表面張力的作用會(huì)將鉑金板往下拉,當(dāng)液體的表面張力及其他相關(guān)的力與儀器測(cè)試的反向的力達(dá)到平衡時(shí),測(cè)試值就穩(wěn)定不變,如果是蒸餾水、乙醇等純物質(zhì),整個(gè)測(cè)試過(guò)程最快只有幾秒鐘。
  2、鉑金環(huán)法:
  由于被廣泛應(yīng)用于duNouy表面張力儀,這種方法又稱為duNouy法,并因之操作簡(jiǎn)便而被廣泛使用。白金環(huán)法這個(gè)稱法是因測(cè)試部分與液體樣品間會(huì)形成一個(gè)環(huán)形而得的。
  鉑金環(huán)法是一種傳統(tǒng)的測(cè)試方法,從發(fā)明到現(xiàn)在有約70年左右的時(shí)間。它是用直徑0.37mm的鉑金絲做成周長(zhǎng)為60mm的環(huán)。測(cè)試時(shí)先將鉑金環(huán)浸入液面(或二種不相混合的界面)下2-3mm,然后再慢慢將鉑金環(huán)向上提,如圖所示,環(huán)與液面會(huì)形成一個(gè)膜。膜對(duì)鉑金環(huán)會(huì)有一個(gè)向下拉的力,測(cè)量整個(gè)鉑金環(huán)上提過(guò)程中膜對(duì)環(huán)的所作用的最大力值,再換算成真正的表面(界面)張力值。由于這種方法測(cè)試起來(lái)比較麻煩,測(cè)試誤差也比較大,已迅速被鉑金板法所取代。
  3、旋轉(zhuǎn)滴法:
  旋滴法的基本原理是根據(jù)Bashforth-Adams方程從滴的形狀和尺寸求出界面張力,通過(guò)旋轉(zhuǎn)使液滴處于一定的離心力場(chǎng)之中,調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速可改變液滴的平衡形狀以便于測(cè)定。主要測(cè)量超低界面張力。
  通常,我們?cè)跇悠饭苤谐錆M高密度相液體,再加入少量低密度相液體(或氣體,用于測(cè)液體與氣體間的界面張力值),密封地裝在旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀上,使樣品管平等于旋轉(zhuǎn)軸并與轉(zhuǎn)軸同心。開(kāi)動(dòng)機(jī)器,轉(zhuǎn)軸攜帶液體以角速度ω自旋。在離心力、重力及界面張力作用下,低密度相液體在高密度相液體中形成一長(zhǎng)球形或圓柱形液滴。其形狀由轉(zhuǎn)速ω和界面張力決定。測(cè)定液滴的滴長(zhǎng)(L)以及寬度(D)值以及兩相液體密度差(?ρ)以及旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速ω,即可計(jì)算出界面張力值。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度足夠大時(shí),旋轉(zhuǎn)滴通常呈現(xiàn)平躺的圓柱形,兩端成半圓狀。
  這時(shí)界面張力計(jì)算公式通常為:
  γab=?ρω2R03/4其中R0為圓柱半徑。但這僅是一般公式,事實(shí)上,在計(jì)算界面張力值時(shí),我們有各種公式的變化,從而產(chǎn)生各種計(jì)算公式。
  4、懸滴法:
  通過(guò)處理最大的液滴的圖像來(lái)計(jì)算表面張力。
  樣品管中裝滿高密度相,然后再在高密度相中注入一滴低密度相(液滴),樣品管在馬達(dá)的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng),在離心力的作用下液滴在樣品管的中心軸線上,并且被拉伸變形。
  5、氣泡壓力法:
  毛細(xì)管與氣體接口和靈敏壓力傳感器相連,氣體通過(guò)毛細(xì)管,在毛細(xì)管端形成氣泡,并測(cè)出此氣泡的壓力,轉(zhuǎn)換成表面張力。
  這也是測(cè)定液體表面張力的一種常用的方法,測(cè)定時(shí)將一根毛細(xì)管插入待測(cè)液體內(nèi)部,從管中緩慢地通入惰性氣體對(duì)其內(nèi)的液體施以壓力,使它能在管端形成氣泡逸出。當(dāng)所用的毛細(xì)管管徑較小時(shí),可以假定所產(chǎn)生的氣泡都是球面的一部分,但是氣泡在生成及發(fā)展過(guò)程中,氣泡的曲率半徑將隨惰性氣體的壓力變化而改變,當(dāng)氣泡的形狀恰為半球形時(shí),氣泡的曲率半徑為小,正好等于毛細(xì)管半徑。如果此時(shí)繼續(xù)通入惰性氣體,氣泡便會(huì)猛然脹大,并且迅速地脫離管端逸出或突然破裂。

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