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液體表面張力的測試方法

更新時間:2021-01-05點擊次數(shù):6218

測試液體表面張力的方法有很多種,如力測量法(通常是運用探針使其與待測的界面接觸,然后通過天平來測量施加/作用在探針上的力。為了保證界面在探針表面上的潤濕性,探針通常由金屬制成。包括掛環(huán)法、平板法);壓力測量法(是通過測量界面兩相的壓力差,然后運用的楊氏公式來計算表面張力。包括毛細管升高法、大氣泡壓力法);界面形狀分析法(是基于對一處于力平衡狀態(tài)的界面的形狀的分析,是一種光學分析法。包括懸滴法、旋轉滴法、體積法)等。

其中毛細管上升法和大氣泡壓力法不能用來測液—液界面張力;吊板法和大氣泡壓力法可以用來測試動態(tài)表面張力。

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

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式天平上,然后垂直插入液體中,使其底邊平行面剛好與液面接觸,測量在浸濕過程中所受的力。

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

D. 大氣泡壓力法:在已知密度的液體中,插入一個半徑為r的毛細管,經(jīng)毛細管吹入一極小的氣泡。在泡剛形成時,由于表面幾乎是平的,所以曲率半徑R大;當氣泡形成半球形時,曲率半徑R等于毛細管半徑r,此時R值小。隨著氣泡的進一步增大,R又趨增大,直至逸出液面。測得了氣泡成長過程中的高壓力差,在已知毛細管半徑的情況下就能計算出表面張力。

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算表面張力。適用于界面張力和表面張力的測量。也可以在非常高的壓力和溫度下進行測量。

注:用懸滴法測試液體表面與空氣所形成的夾角,其液體密度要已知。

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

G. (液滴)體積法:非常適用于動態(tài)地測量表/界面張力。測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,而導致表/界面撕裂而掉下。但掉下的并不是整個液滴的體積,有部分剩留在毛細管/針管管端口上,這使得掉下的液滴的體積無法計算,需要加入經(jīng)驗校正因子。

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