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液體表面張力的系數測定
閱讀：2207 發布時間：2019-8-23
液體表面張力的測定方法分靜力學法和動力學法。靜力學法有毛細管上升法、duNoüy環法、Wilhelmy盤法、旋滴法、懸滴法、滴體積法、大氣泡壓力法;動力學法有震蕩射流法、毛細管波法。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。Wilhelmy盤法,大氣泡壓力法,震蕩射流法,毛細管波法可以用來測定動態表面張力。由于動力學法本身較復雜,測試精度不高,而先前的數據采集與處理手段都不夠*,致使此類測定方法成功應用的實例很少。因此,迄今為止,實際生產中多采用靜力學測定方法。
毛細管上升法
測定原理：
將一支毛細管插入液體中,液體將沿毛細管上升,升到一定高度后,毛細管內外液體將達到平衡狀態,液體就不再上升了。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。則表面張力：γ=ρghr*r/(2cosθ)
式中γ為表面張力,r為毛細管的半徑,h為毛細管中液面上升的高度,ρ為測量液體的密度,g為當地的重力加速度,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式天平上,測定當片的底邊平行面剛好接觸液面時的壓力,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近似為2l,φ為薄片與液體的接觸角
懸滴法
懸滴法是根據在水平面上自然形成的液滴形狀計算表面張力。在一定平面上,液滴形狀與液體表面張力和密度有直接關系。由Laplace公式,描述在任意的一點P曲面內外壓差為：
式中R1,R2為液滴的主曲率半徑;z為以液滴頂點O為原點,液滴表面上P的垂直坐標;P0為頂點O處的靜壓力。
定義：S=ds/de
式中de為懸滴的大直徑,ds為離頂點距離為de處懸滴截面的直徑
式中b為液滴頂點O處的曲率半徑。此式早是由Andreas,Hauser和Tucker[15]提出,若相對應與懸滴的S值得到的1/H為已知,即可求出表(界)面張力。應用Bashforth-Adams法,即可算出作為S的函數的1/H值。因為可采用定期攝影或測量ds/de數值隨時間的變化,懸滴法可方便地用于測定表(界)面張力。
滴體積法
當一滴液體從毛細管滴頭滴下時,液滴的重力與液滴的表面張力以及滴頭的大小有關。Tate首先提出了表示液滴重力(mg)的簡單關系式:mg=2πrγ,實驗結果表明,實際體積比按式(7)式計算的體積小得多。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為液滴的質量,V為液滴體積,f為校正因子,可查表得到[16,23]。只要測出數滴液體的體積,利用(13)式就可計算出該液體的表面張力。