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液体表面张力的系数测定

点击次数:425 发布时间:2019-08-23
   液体表面张力的测定方法分静力学法和动力学法。静力学法有毛细管上升法、duNoüy环法、Wilhelmy盘法、旋滴法、悬滴法、滴体积法、大气泡压力法;动力学法有震荡射流法、毛细管波法。其中毛细管上升法和大气泡压力法不能用来测液-液界面张力。Wilhelmy盘法,大气泡压力法,震荡射流法,毛细管波法可以用来测定动态表面张力。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:γ=ρghr*r/(2cosθ)
  式中γ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,ρ为测量液体的密度,g为当地的重力加速度,θ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,φ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。此式早是由Andreas,Hauser和Tucker[15]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=2πrγ,实验结果表明,实际体积比按式(7)式计算的体积小得多。因此Harkins就引入了校正因子
  ,则更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。
 
  
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