表面张力测试方法

1、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、du Noy 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

2、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

3、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

4、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