表面张力的测定.doc

表面张力的测定一、实验目的：了解表面张力的测试方法掌握油漆表面张力的测试方法二、实验原理1概念表面张力是增加单位面积的液体表面所需的可逆功，为了抵抗表面收缩所需加在该表面单位长度上的力称为表面张力。其单位为N/m。2白金板法当感测白金板浸入到被测液体后，白金板周围就会受到表面张力的作用，液体的表面张力会将白金板尽量地往下拉。当液体表面张力及其他相关的力与平衡力达到均衡时，感测白金板就会停止向液体内部浸入。这时候，仪器的平衡感应器就会测量浸入深度，并将它转化为液体的表面张力值。具体测试过程中，白金板法的测试步骤为：（1）将白金板浸入液体内；（2）在浸入状态下，由感应器感测平衡值；（3）将感应到的平衡值转化为表面张力值，并显示出来。参见下图：l 硬件:当白金板接触到样品液后，样品液的表面张力会将白金板往下拉。传感器通过平衡器感测到这个力，传到CPU进行处理，.l 软件:传感器感测到的力传到电脑CPU后，CPU通过一系列的计算，将这个力转化成表面张力值。.l 显示和输出装置:电脑显示器实时输出表面张力值，可以将数据保存在硬盘中，同时也可连接打印机，可立即列印出来。. 3 白金环法由于被广泛应用于du Nou表面张力仪，这种方法又称为du Nouy法，并因之操作简便而被广泛使用。白金环法这个称法是因测试部分与液体样品间会形成一个环形而得的。白金环法的测量方法为：（1）将白金环轻轻地浸入液体内；（2）将白金环慢慢地往上提升，即液面相对而言下降，使得白金环下面形成一个液柱，并最终与白金环分离。白金环法就是去感测一个最高值，而这个最高值形成于白金环与液体样品将离而未离时。这个最高值转化为表面张力值的精度取决于液体的粘度。上面等式中的F是一个修正值，它的大小取决于环的直径与液体的性质。这个修正值很重要，因为向下的力并不一直是垂直的，而且随白金环拉起来的液体的状况也很复杂。一般而言，F值通过Zuidema & Waters等式计算得到：a: 0.7250b: 0.09075 m-1s2c: 0.04534 1.679 rRr: 白金金属丝的半径2R: 白金环的内径(两个金属丝中心间的距离)r : 液体的密度三、实验设备下面是JK99C在两种不同模式下的屏幕显示，请关注一下X所指示的项目，此项目在两种模式种分别为不同的参数。开机后在液晶屏上从左至右从上至下分别为1T：温度2W：传感器即时读数3TF：即时张力4ATF：最终张力（即修正张力）5M：模式，配合上下键调节，选择为12，模式1为吊片法，模式2为吊环法6V：速度，配合上下键调节，选择为127TW：触发张力(只在模式1中起作用) ，配合上下键调节，选择为178O：中点偏移，配合上下键调节9X：在模式1中为吊片宽度，在模式2中为吊环外径平均，配合上下键调节，选择为199.99（单位为mm）说明：屏幕中的箭头是指向当前的选择项目，当屏幕中没有箭头显示时，上下键才能直接控制平台升降。仪器右侧触摸式键盘如图：1，在设置好参数后，按下test键仪器会自动运行至结束，按下test键后立即按stop键可以在非测试的情况下半自动调节中点偏移。2，在任何情况下可使仪器停止运动3，每按一下set键，在液晶屏的59项参数后面就会有一个箭头指示，此时可用上下键修改此参数，箭头指示在各参数间顺序循环，并加入了一个间隔，即没有箭头显示的状态，在没有箭头指示的状态中，可以使用上下键和stop键单独运动平台。4，配合set键修改各项参数使用，在非测试状态时上下键可使平台上下运动。按stop键停止运动。5，在测试结束后按下print键即可打印测试结果6，如果参数设置有误，在按下test键前都可以挽回，按下esc键，所有参数恢复至上一次的设定。我们按照JK99C的两种工作模式来描述其具体使用过程：一吊片法：1 按下set至模式，用上下键选择模式1（吊片法），2 按下set跳至速度选择，用上下键选择速度，通常使用2（慢速）3 按下set跳至触发张力，用上下键选择，通常使用5（即5mN/m）。在模式2中，我们跳过此选择。4 按下set跳至吊片宽度，使用上下键调节数据5 最后按下test键，仪器即按吊板法原理自动工作。6 待完成测试后按print键即可打印出数据。二吊环法：1 按下set键至模式，使用上下键选择模式2（吊环法），2 按下set跳至速度选择，用上下键选择速度，通常使用2（慢速）3 按下set跳至吊环外径平均，用上下键调节数据。与模式1相比，跳过了触发张力选择。4 最后按下test键，仪器即按吊环法原理自动工作。5 待完成测试后按print键即可打印出数据说明：1 在两种模式中，我们并没有使用调节中点，那是因为在按下test键的时候仪器可以自动调节中点偏移，如有需要的话依然可以人工进行调节。也可以采用半自动的方式即先按下test键后立即按下stop键。2 我们也没有用到键盘上的stop键和esc键，在任何情况下，按下stop键都会停止仪器的工作，主要在测试时发生错误时使用。在你选择好参数后，在按下test键后，所有的参数都会自动保存，如果参数输入错误，在按下test键之前，按下esc键，所有参数恢复至上一次的设定。3 在后面的使用中，可以只通过选择模式后按test键来运行，仪器会按前一次的参数设置运行。四、实验过程1、设备准备调平；2、开机预热10分钟以上3、设置参数：设置铂环外径、中点偏移和密度差；调节仪器的粗调和细调旋钮，直到程序屏幕上的重力+0.0。（注意中点的漂移，正确应该为向左旋时重力减小，向右旋时重力增大；如果相反，则应重新调节中点，即将旋钮旋至最左端或者最右端，直到出现向左旋时重力减小，向右旋时重力增大为止）。4、准备吊环；i. 镊子夹取白金环，并用流水冲洗，冲洗时应注意与水流保持一定的角度，原则为尽量做到让水流洗干净环的表面并且不能让水流使得环变形；ii. 注意事项：通常情况为用水清洗即可，但遇有机液体或其他污染物用水