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新聞動態(tài)
一文搞定表面張力常用的5個測試方法
   表面張力常用的測試方法:
  1、鉑金板法:
  當(dāng)感測浸入到被測液體后,白金板周圍就會受到表面張力的作用,液體的表面張力會將白金板盡量地往下拉。當(dāng)液體表面張力及其他相關(guān)的力與平衡力達到均衡時,感測白金板就會停止向液體內(nèi)部浸入。這時候,儀器的平衡感應(yīng)器就會測量浸入深度,并將它轉(zhuǎn)化為液體的表面張力值。
  鉑金板法是用鉑金板,表面進行噴砂粗化處理,為的是更好地與被測液體潤濕。測試時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)的力與儀器測試的反向的力達到平衡時,測試值就穩(wěn)定不變,如果是蒸餾水、乙醇等純物質(zhì),整個測試過程最快只有幾秒鐘。
  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,并因之操作簡便而被廣泛使用。白金環(huán)法這個稱法是因測試部分與液體樣品間會形成一個環(huán)形而得的。
  鉑金環(huán)法是一種傳統(tǒng)的測試方法,從發(fā)明到現(xiàn)在有約70年左右的時間。它是用直徑0.37mm的鉑金絲做成周長為60mm的環(huán)。測試時先將鉑金環(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)與液面會形成一個膜。膜對鉑金環(huán)會有一個向下拉的力,測量整個鉑金環(huán)上提過程中膜對環(huán)的所作用的最大力值,再換算成真正的表面(界面)張力值。由于這種方法測試起來比較麻煩,測試誤差也比較大,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,通過旋轉(zhuǎn)使液滴處于一定的離心力場之中,調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速可改變液滴的平衡形狀以便于測定。主要測量超低界面張力。
  通常,我們在樣品管中充滿高密度相液體,再加入少量低密度相液體(或氣體,用于測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。開動機器,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球形或圓柱形液滴。其形狀由轉(zhuǎn)速ω和界面張力決定。測定液滴的滴長(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,即可計算出界面張力值。當(dāng)轉(zhuǎn)動角速度足夠大時,旋轉(zhuǎn)滴通常呈現(xiàn)平躺的圓柱形,兩端成半圓狀。
  這時界面張力計算公式通常為:
  γab=?ρω2R03/4其中R0為圓柱半徑。但這僅是一般公式,事實上,在計算界面張力值時,我們有各種公式的變化,從而產(chǎn)生各種計算公式。
  4、懸滴法:
  通過處理最大的液滴的圖像來計算表面張力。
  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),樣品管在馬達的帶動下轉(zhuǎn)動,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:
  毛細管與氣體接口和靈敏壓力傳感器相連,氣體通過毛細管,在毛細管端形成氣泡,并測出此氣泡的壓力,轉(zhuǎn)換成表面張力。
  這也是測定液體表面張力的一種常用的方法,測定時將一根毛細管插入待測液體內(nèi)部,從管中緩慢地通入惰性氣體對其內(nèi)的液體施以壓力,使它能在管端形成氣泡逸出。當(dāng)所用的毛細管管徑較小時,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,氣泡的曲率半徑為小,正好等于毛細管半徑。如果此時繼續(xù)通入惰性氣體,氣泡便會猛然脹大,并且迅速地脫離管端逸出或突然破裂。

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