表面張力儀的測(cè)試原理分類(lèi)

更新時(shí)間：2023-10-25

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表面張力儀快速、可靠的質(zhì)量控制模式。設(shè)定測(cè)量參數(shù)后可以準(zhǔn)確測(cè)量并顯示表面張力值。能夠獨(dú)立設(shè)定測(cè)量范圍、測(cè)試數(shù)據(jù)數(shù)目、測(cè)量的平均值，是研發(fā)的理想工具。在實(shí)際使用過(guò)程中，由于動(dòng)態(tài)表面張力儀能夠模擬表面活性劑的遷移情況，因此應(yīng)用更為廣泛。

表面張力儀作用于液體表面,使液體表面積縮小的力,稱(chēng)為液體表面張力。它產(chǎn)生的原因是液體跟氣體接觸的表面存在一個(gè)薄層,叫做表面層,表面層里的分子比液體內(nèi)部稀疏,分子間的距離比液體內(nèi)部大一些,分子間的相互作用表現(xiàn)為引力。就象你要把彈簧拉開(kāi)些，彈簧反而表現(xiàn)具有收縮的趨勢(shì)。

表面張力儀根據(jù)所使用的技術(shù)不同，按測(cè)試原理可分為如下幾類(lèi)：

氣泡壓力法

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),氣泡的曲率半徑為最小,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。如果在毛細(xì)管上連一個(gè)U型壓力計(jì),U型壓力計(jì)所用的液體密度為P.兩液柱的高度差為△l,那么氣泡壓力△Pmax就能通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定。

特點(diǎn)

此方法與接觸角無(wú)關(guān),裝置簡(jiǎn)單,測(cè)定快速;經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)可以用于熔融金屬和熔鹽的表面張力測(cè)量。由于氣泡法表面張力儀能夠模擬表面活性劑的隨時(shí)間的變化情況，并且可以繪制完整的表面張力變化曲線，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。

吊環(huán)法

吊環(huán)法是1863年由Wilhelmy首先提出的,后來(lái),Dognon和Abribat將其改進(jìn),測(cè)定當(dāng)打毛的鉑片、玻片或?yàn)V紙片的底邊平行界面并剛好接觸(未脫離)界面時(shí)的拉力。要滿(mǎn)足吊片恰好與液面接觸,既可采用脫離法,測(cè)定吊板脫離液面所需與表面張力相抗衡的拉力,也可將液面緩慢地上升至剛好與天平懸掛已知重量的吊板接觸,然后測(cè)定其增量,再求得表面張力的值。[1]

吊環(huán)法的基本原理是將浸在液面上的金屬環(huán)(鉑絲制成)脫離液面,其所需的拉力,等于吊環(huán)自身重量加上表面張力與被脫離液面周長(zhǎng)的乘積。Timberg和Sondhauss首先使用此法,但DuNouy次應(yīng)用扭力天平來(lái)測(cè)定此拉力。Harkins和Jordan引進(jìn)了校正因子,可以用來(lái)測(cè)定純液體表面張力,測(cè)定時(shí)必須注意其表面張力有時(shí)間效應(yīng)。此外,將吊環(huán)拉離液面時(shí)要特別小心,以免液面發(fā)生擾動(dòng)。[1]

特點(diǎn)

由于液膜有一定的厚度,同時(shí)由于上拉環(huán)也將帶起由于液膜有一定的厚度,同時(shí)由于上拉環(huán)也將帶起若干液體,并且環(huán)的半徑和被拉起的液膜的半徑稍有不同,所以吊環(huán)法的精度稍低,[2]

懸滴法

懸滴法實(shí)質(zhì)上是滴外形法的一種。滴外形法是根據(jù)液滴的外形來(lái)測(cè)定表面張力和接觸角的方法,既有懸滴法又有躺滴法。其原理是根據(jù)La2place關(guān)于毛細(xì)現(xiàn)象的方程

△P為表面壓力差，γ為表面張力，R1和R2為曲面半徑。

旋滴法

在樣品管中裝入高密度的液體,再加入少量低密度液體,密閉后,將其置于旋滴儀中使其以X角速度旋轉(zhuǎn)。在離心力、重力及表面張力作用下,低密度液體在高密度液體中形成圓柱形液滴。