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液體表面張力的系數(shù)測(cè)定
閱讀：2345 發(fā)布時(shí)間：2019-8-23
液體表面張力的測(cè)定方法分靜力學(xué)法和動(dòng)力學(xué)法。靜力學(xué)法有毛細(xì)管上升法、duNoüy環(huán)法、Wilhelmy盤法、旋滴法、懸滴法、滴體積法、大氣泡壓力法;動(dòng)力學(xué)法有震蕩射流法、毛細(xì)管波法。其中毛細(xì)管上升法和大氣泡壓力法不能用來(lái)測(cè)液-液界面張力。Wilhelmy盤法,大氣泡壓力法,震蕩射流法,毛細(xì)管波法可以用來(lái)測(cè)定動(dòng)態(tài)表面張力。由于動(dòng)力學(xué)法本身較復(fù)雜,測(cè)試精度不高,而先前的數(shù)據(jù)采集與處理手段都不夠*,致使此類測(cè)定方法成功應(yīng)用的實(shí)例很少。因此,迄今為止,實(shí)際生產(chǎn)中多采用靜力學(xué)測(cè)定方法。
毛細(xì)管上升法
測(cè)定原理：
將一支毛細(xì)管插入液體中,液體將沿毛細(xì)管上升,升到一定高度后,毛細(xì)管內(nèi)外液體將達(dá)到平衡狀態(tài),液體就不再上升了。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。則表面張力：γ=ρghr*r/(2cosθ)
式中γ為表面張力,r為毛細(xì)管的半徑,h為毛細(xì)管中液面上升的高度,ρ為測(cè)量液體的密度,g為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?θ為液體與管壁的接觸角。
Wilhelmy盤法
用鉑片、云母片或顯微鏡蓋玻片掛在扭力天平或鏈?zhǔn)教炱缴?測(cè)定當(dāng)片的底邊平行面剛好接觸液面時(shí)的壓力,由此得表面張力,公式為:
式中,W總為薄片與液面拉脫時(shí)的大拉力,W片為薄片的重力,l為薄片的寬度,薄片與液體的接觸的周長(zhǎng)近似為2l,φ為薄片與液體的接觸角
懸滴法
懸滴法是根據(jù)在水平面上自然形成的液滴形狀計(jì)算表面張力。在一定平面上,液滴形狀與液體表面張力和密度有直接關(guān)系。由Laplace公式,描述在任意的一點(diǎn)P曲面內(nèi)外壓差為：
式中R1,R2為液滴的主曲率半徑;z為以液滴頂點(diǎn)O為原點(diǎn),液滴表面上P的垂直坐標(biāo);P0為頂點(diǎn)O處的靜壓力。
定義：S=ds/de
式中de為懸滴的大直徑,ds為離頂點(diǎn)距離為de處懸滴截面的直徑
式中b為液滴頂點(diǎn)O處的曲率半徑。此式早是由Andreas,Hauser和Tucker[15]提出,若相對(duì)應(yīng)與懸滴的S值得到的1/H為已知,即可求出表(界)面張力。應(yīng)用Bashforth-Adams法,即可算出作為S的函數(shù)的1/H值。因?yàn)榭刹捎枚ㄆ跀z影或測(cè)量ds/de數(shù)值隨時(shí)間的變化,懸滴法可方便地用于測(cè)定表(界)面張力。
滴體積法
當(dāng)一滴液體從毛細(xì)管滴頭滴下時(shí),液滴的重力與液滴的表面張力以及滴頭的大小有關(guān)。Tate首先提出了表示液滴重力(mg)的簡(jiǎn)單關(guān)系式:mg=2πrγ,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,實(shí)際體積比按式(7)式計(jì)算的體積小得多。因此Harkins就引入了校正因子
,則更的表面張力可以表示為:
其中m為液滴的質(zhì)量,V為液滴體積,f為校正因子,可查表得到[16,23]。只要測(cè)出數(shù)滴液體的體積,利用(13)式就可計(jì)算出該液體的表面張力。