表面张力测试方法

.,表面张力系数的测试方法,.,凡作用于液体表面，使液体表面积缩小的力，称为液体表面张力。它产生的原因是液体跟气体接触的表面存在一个薄层，叫做表面层，表面层里的分子比液体内部稀疏，分子间的距离比液体内部大一些，分子间的相互作用表现为引力。就象你要把弹簧拉开些，弹簧反而表现具有收缩的趋势。正是因为这种张力的存在，有些小昆虫才能无拘无束地在水面上行走自如。,.,液体表面张力的测定方法分静力学法和动力学法,静力学法：毛细管上升法、duNoy环法、Wilhelmy盘法、旋滴法、悬滴法、滴体积法、最大气泡压力法,动力学法有震荡射流法、毛细管波法,由于动力学法本身较复杂,测试精度不高,而先前的数据采集与处理手段都不够先进,致使此类测定方法成功应用的实例很少。因此,迄今为止,实际生产中多采用静力学测定方法。,.,毛细管上升法,测定原理：将一支毛细管插入液体中,液体将沿毛细管上升,升到一定高度后,毛细管内外液体将达到平衡状态,液体就不再上升了。此时,液面对液体所施加的向上的拉力与液体向下的力相等。则表面张力：=ghr*r/(2cos)式中为表面张力,r为毛细管的半径,h为毛细管中液面上升的高度,为测量液体的密度,g为当地的重力加速度,为液体与管壁的接触角。,.,Wilhelmy盘法,用铂片、云母片或显微镜盖玻片挂在扭力天平或链式天平上,测定当片的底边平行面刚好接触液面时的压力,由此得表面张力,公式为:式中,W总为薄片与液面拉脱时的最大拉力,W片为薄片的重力,l为薄片的宽度,薄片与液体的接触的周长近似为2l,为薄片与液体的接触角,.,悬滴法,悬滴法是根据在水平面上自然形成的液滴形状计算表面张力。在一定平面上,液滴形状与液体表面张力和密度有直接关系。由Laplace公式,描述在任意的一点P曲面内外压差为：式中R1,R2为液滴的主曲率半径;z为以液滴顶点O为原点,液滴表面上P的垂直坐标;P0为顶点O处的静压力。定义：S=ds/de式中de为悬滴的最大直径,ds为离顶点距离为de处悬滴截面的直径式中b为液滴顶点O处的曲率半径。此式最早是由Andreas,Hauser和Tucker提出,若相对应与悬滴的S值得到的1/H为已知,即可求出表(界)面张力。应用Bashforth-Adams法,即可算出作为S的函数的1/H值。因为可采用定期摄影或测量ds/de数值随时间的变化,悬滴法可方便地用于测定表(界)面张力。,.,滴体积法,当一滴液体从毛细管滴头滴下时,液滴的重力与液滴的表面张力以及滴头的大小有关。Tate首先提出了表示液滴重力(mg)的简单关系式:mg=2r,实验结果表明,实际体积比计算的体积小得多。因此Harkins就引入了校正因子,则更精确的表面张力可以表示为:其中m为液滴的质量,V为液滴体积,f为校正因子,可查表得到16,23。只要测出数滴液体的体积,利用(13)式就可计算出该液体的表面张力。,.,最大气泡压力法,若在密度为的液体中,插入一个半径为r的毛细管,深度为t,经毛细管吹入一极小的气泡,其半径恰好与毛细管半径相等。此刻,气泡内压力最大。根据拉普拉斯公式,气泡最大压力为：,.,差分最大气泡压力法,差分最大气泡压力法最早是由Sugden于1921年提出来的并提出计算公式,后经过Cuny和Wolf等的不断改进,原理是:两个同质异径的毛细管