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液體表面張力的測(cè)試方法

更新時(shí)間:2021-01-05點(diǎn)擊次數(shù):6268

測(cè)試液體表面張力的方法有很多種,如力測(cè)量法(通常是運(yùn)用探針使其與待測(cè)的界面接觸,然后通過天平來測(cè)量施加/作用在探針上的力。為了保證界面在探針表面上的潤(rùn)濕性,探針通常由金屬制成。包括掛環(huán)法、平板法);壓力測(cè)量法(是通過測(cè)量界面兩相的壓力差,然后運(yùn)用的楊氏公式來計(jì)算表面張力。包括毛細(xì)管升高法、大氣泡壓力法);界面形狀分析法(是基于對(duì)一處于力平衡狀態(tài)的界面的形狀的分析,是一種光學(xué)分析法。包括懸滴法、旋轉(zhuǎn)滴法、體積法)等。

其中毛細(xì)管上升法和大氣泡壓力法不能用來測(cè)液—液界面張力;吊板法和大氣泡壓力法可以用來測(cè)試動(dòng)態(tài)表面張力。

A. 掛環(huán)法/吊環(huán)法/白金環(huán)法:用圓環(huán)(常用細(xì)鉑絲圈成)插入液體中,與液面接觸后再緩緩上拉出一個(gè)液體膜(類似肥皂泡),測(cè)量提高環(huán)的高度時(shí)所需要施加的力。

B. 威廉米平板法/吊板法/吊片法/薄板法/白金板法:用表面光滑、均勻的蓋玻片、云母片、濾紙或鉑片等掛在扭力天平或鏈?zhǔn)教炱缴?,然后垂直插入液體中,使其底邊平行面剛好與液面接觸,測(cè)量在浸濕過程中所受的力。

C. 毛細(xì)管升高法:將一支毛細(xì)管插入液體中,液體會(huì)沿毛細(xì)管上升,直到毛細(xì)管內(nèi)外液體達(dá)到平衡狀態(tài)為止。此時(shí)液面對(duì)液體所施加的向上的拉力與液體向下的力相等。通過測(cè)量液面升高的高度,及已知毛細(xì)管內(nèi)徑和液體與毛細(xì)管管壁間的接觸角(通常默認(rèn)為是0),就可計(jì)算出表面張力。

D. 大氣泡壓力法:在已知密度的液體中,插入一個(gè)半徑為r的毛細(xì)管,經(jīng)毛細(xì)管吹入一極小的氣泡。在泡剛形成時(shí),由于表面幾乎是平的,所以曲率半徑R大;當(dāng)氣泡形成半球形時(shí),曲率半徑R等于毛細(xì)管半徑r,此時(shí)R值小。隨著氣泡的進(jìn)一步增大,R又趨增大,直至逸出液面。測(cè)得了氣泡成長(zhǎng)過程中的高壓力差,在已知毛細(xì)管半徑的情況下就能計(jì)算出表面張力。

E. 懸滴法:是根據(jù)在水平面上自然形成的液滴的幾何形狀計(jì)算表面張力。適用于界面張力和表面張力的測(cè)量。也可以在非常高的壓力和溫度下進(jìn)行測(cè)量。

注:用懸滴法測(cè)試液體表面與空氣所形成的夾角,其液體密度要已知。

F. 旋轉(zhuǎn)滴法:可用來測(cè)定表/界面張力,尤其適應(yīng)于低范圍(0.1mN/m以下)界面張力的測(cè)量。測(cè)量的值是一個(gè)處于比較密集的物態(tài)狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)的液滴的直徑或總體幾何形狀。

G. (液滴)體積法:非常適用于動(dòng)態(tài)地測(cè)量表/界面張力。測(cè)量的值是一定體積的液體分成的液滴數(shù)量。液滴體積法其實(shí)是懸滴法的情況:懸滴的體積增大到無法再由表/界面張力來支撐,而導(dǎo)致表/界面撕裂而掉下。但掉下的并不是整個(gè)液滴的體積,有部分剩留在毛細(xì)管/針管管端口上,這使得掉下的液滴的體積無法計(jì)算,需要加入經(jīng)驗(yàn)校正因子。

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