表面張力儀的測試原理分類

更新時間：2023-10-25

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表面張力儀快速、可靠的質量控制模式。設定測量參數后可以準確測量并顯示表面張力值。能夠獨立設定測量范圍、測試數據數目、測量的平均值，是研發(fā)的理想工具。在實際使用過程中，由于動態(tài)表面張力儀能夠模擬表面活性劑的遷移情況，因此應用更為廣泛。

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

表面張力儀根據所使用的技術不同，按測試原理可分為如下幾類：

氣泡壓力法

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部,從管中緩慢地通入惰性氣體對其內的液體施以壓力,使它能在管端形成氣泡逸出。當所用的毛細管管徑較小時,可以假定所產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,當氣泡的形狀恰為半球形時,氣泡的曲率半徑為最小,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。如果在毛細管上連一個U型壓力計,U型壓力計所用的液體密度為P.兩液柱的高度差為△l,那么氣泡壓力△Pmax就能通過實驗測定。

特點

此方法與接觸角無關,裝置簡單,測定快速;經過適當的設計可以用于熔融金屬和熔鹽的表面張力測量。由于氣泡法表面張力儀能夠模擬表面活性劑的隨時間的變化情況，并且可以繪制完整的表面張力變化曲線，在工業(yè)生產中應用十分廣泛。

吊環(huán)法

吊環(huán)法是1863年由Wilhelmy首先提出的,后來,Dognon和Abribat將其改進,測定當打毛的鉑片、玻片或濾紙片的底邊平行界面并剛好接觸(未脫離)界面時的拉力。要滿足吊片恰好與液面接觸,既可采用脫離法,測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的乘積。Timberg和Sondhauss首先使用此法,但DuNouy次應用扭力天平來測定此拉力。Harkins和Jordan引進了校正因子,可以用來測定純液體表面張力,測定時必須注意其表面張力有時間效應。此外,將吊環(huán)拉離液面時要特別小心,以免液面發(fā)生擾動。[1]

特點

由于液膜有一定的厚度,同時由于上拉環(huán)也將帶起由于液膜有一定的厚度,同時由于上拉環(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

懸滴法實質上是滴外形法的一種。滴外形法是根據液滴的外形來測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La2place關于毛細現象的方程

△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。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。