表面张力测定方法的现状与进展_奚新国
表面张力测定实验的改进——冒泡速度对其影响的初探
赤峰学院学报渊自然科学版冤 Journal of C hifeng U niversity (N atural Science E dition)
V ol.37 N o.4 A pr.2021
表面张力测定实验的改进要 要要冒泡速度对其影响的初探
辛景凡 1,2袁 孙佩箫 1袁 熊宇玲 1袁 祁慧敏 1袁 李圆圆 1
渊1.赤峰学院 化学与生命科学学院曰 2.内蒙古光电功能材料重点实验室袁 内蒙古 赤峰 024000冤
摘 要院对于最大泡压法测定表面张力的实验袁我们通过调整冒泡速度对其进行实验探索遥 实验测试 了冒泡速度分别为 3,5,7,9,11s/个时袁乙醇与异丙醇两种溶液在浓度为 10% ,20% ,30% ,40% ,50% 时表面张力的 大小遥 结果显示袁不同浓度的乙醇与异丙醇溶液袁当冒泡速度为 11s/个时袁这两种溶液的表面张力值最接近 理论值遥 因此在测定表面张力的实验时冒泡速度控制在 10s/个以上袁所得数据更精确遥 通过初步探索为表 面张力实验的教学改进提供了依据遥
(1)
式中 祝渊m ol/m 2冤为表面超量渊也称为吸附量冤曰
收稿日期院2020- 12- 29 基金项目院赤峰学院引进高层次人才科研启动经费项目(Q D JR C Y J024)曰赤峰学院 2020 年度自治区级大学生创新创业训练计 划项目(D C X M 2020015)曰内蒙古自治区科技厅项目渊2019M S02030冤曰内蒙古自治区教育厅项目渊N JSY 21123冤
关键词院表面张力曰冒泡速度曰最大泡压法 中图分类号院O 647.1 文献标识码院A 文章编号院1673-260X 渊2021冤04-0021-04
1 前言
表面张力是液体普遍存在的一种现象袁是表面 层分子和内部层分子环境不同造成的[1,2]遥 液面之所 以会缩小是因为外层分子拉着分子向内运动袁并使 表面层表现出独特的性质遥 一个分子从内部被拉到
-表面张力测定方法
2)当同时考察温度、 压力和气氛对表面张力的影 响时,悬滴法是最有效的方法之一。
式中 C为表面张力, v Q是液相与气相的密度差, g是重力加速度, h为液面上升高度, r为毛细管半径, H是固- 液接触角。只要测得液柱上升(或下降)高度和固- 液接触 角, 就可以确定液体的表面张力。
应用此法测定液体表面张力, 要求固- 液面接触角 H最好为 零。当精确测量时,需要对毛细管内液面上升高度 h进行校正。 当液面位置很 难测准时,可通过测量两根毛细管的高度差计算 表面张力,其计算公式为:
三、总结
1)在实际测量表面张力时, 可以根据要求的实 验精度、温度压力和设备的实现难易程度 来选择。当要求精度比较高时, 可以采用毛细管上升法、 最
大气泡压力法、 Wihel my吊片法, 否则可以选择 DuNouy吊环法、 悬滴法或旋滴法。当温度和压力比较高的时候,可以采用毛细管 上升法、 滴体积法、 旋滴法、悬滴法、最大气泡压力法和震荡 射流法进行测定。
h1、 h2分别为两毛细管液面上升高度, r1、r2分别为两毛细管半径。
2.最大气泡压力法
测定时将一根毛细管插入待测液体内部, 从管中缓慢地通入惰性 气体对其内的液体施以压力, 使它能在管端形成气泡逸出。当所用 的毛细管管径较小时,可以假定所产生的气泡都是球面的一部分,但 是气泡在生成及发展过程中,气泡的曲率半径将随惰性气体的压力 变化而改变,当气泡的形状恰为半球形时,气泡的曲率半径为最小,正 好等于毛细管半径。如果此时继续通入惰性气体, 气泡便会猛然胀 大,并且迅速地脱离管端逸出或突然破裂。如果在毛细管上连一个 U 型压力计, U型压力计所用的液体密度为 Q , 两液柱的高度差为v l , 那么气泡最大压力v Pmax就能通过实验测定。此时
表面张力实验再创新
表面张力实验再创新表面张力是液体表面发生的一种特殊现象，它使液面保持平整，呈现出一层类似薄膜的现象。
表面张力广泛应用于科学实验和工业生产中，因此不断创新这一实验具有重要意义。
本文将从实验方法、实验器材和应用领域等方面介绍表面张力实验的创新。
首先，为了创新表面张力实验，我们可以从实验方法的角度入手。
传统的表面张力实验一般采用浸渍法或悬滴法。
浸渍法即将液体吸附于固体材料上，通过浸渍深度的变化来测量表面张力。
悬滴法则是将液体悬在一定高度后自由落下，利用液滴形状和自由落体加速度来测量表面张力。
然而，这两种方法存在一些局限性，例如实验结果易受到环境因素干扰、操作复杂或者测量误差较大等。
为了创新表面张力实验，可以引入新的方法。
例如，利用光学技术可以实现非接触式的测量，如利用干涉仪或激光技术来研究液面形态变化。
另外，通过高速相机和图像处理技术可以实时观察液滴的形状变化和运动轨迹，从而更加精确地测量表面张力。
其次，实验器材的创新也能够提高表面张力实验的准确性和可靠性。
常用的表面张力实验器材包括测量仪器、固体材料和液体样品等。
传统的实验仪器如浸渍管、天平和显微镜等已经能够满足一般实验需求，但在创新表面张力实验中可以引入新型仪器，如纳米显微镜和原子力显微镜等。
这些仪器不仅能够提供更高的分辨率和更精确的测量结果，还可以研究纳米尺度下的表面张力现象。
另外，选择合适的固体材料也对实验结果的准确性至关重要。
新型的固体材料，如表面处理过的玻璃或金属材料，能够降低固体与液体之间的界面张力，提高实验的稳定性和可靠性。
此外，不同的液体样品也可以用于不同的表面张力实验，如水、油溶液和聚合物等。
因此，选择合适的液体样品也是创新表面张力实验的一个重要方面。
最后，表面张力实验的创新应用也是一个重要的方向。
表面张力广泛应用于多个领域，如生物医学、材料科学和食品工业等。
例如，在生物医学领域，表面张力实验可以用来研究细胞膜的物理性质，如血红蛋白膜的张力、磷脂双分子层的稳定性等。
液体表面张力的测量技术与应用研究
液体表面张力的测量技术与应用研究引言：液体表面张力是描述液体表面上分子间相互作用力的物理量。
它在许多领域有着重要的应用，如表面活性剂研究、液滴形状控制、细胞与生物界面研究等。
本文将介绍液体表面张力的测量技术以及其在实际应用中的研究进展。
第一部分：测量技术1. 平衡法平衡法是一种常见的测量液体表面张力的方法。
其基本原理是在一个封闭的容器中，在液体表面形成一个曲面，使得曲面上的压强平衡于外界的压强。
通过测量容器内所需多少压力才能使曲面平衡，就可以计算出液体表面张力的大小。
常用的平衡法有杜瓦尔法、戈巴涅夫法等。
2. 悬滴法悬滴法是一种用于测量液体表面张力的简便而直观的方法。
在这种方法中，通过计算悬挂在一根细丝或毛细管上的液滴的形状和重力平衡条件，来确定液体表面张力的大小。
这个方法常用于测量清洁液体的表面张力，如水、酒精等。
3. 动态方法动态方法是一种通过观察液体膜或液滴在平台上的运动，来测量其表面张力的方法。
这种方法可以测量多种液体的表面张力，并且对于表面活性剂溶液等复杂液体也有较好的适应性。
常见的动态方法有Wilhelmy板法、旋转滴秤法等。
第二部分：应用研究1. 表面活性剂研究表面活性剂是一类在液体表面上形成吸附层的化学物质，其表面张力对于其应用性能至关重要。
通过研究不同表面活性剂的界面张力，可以优化其配方，改善其乳化、起泡和润湿性能。
2. 液滴形状控制液滴的形状受到表面张力和重力的影响，因此通过测量液体的表面张力可以实现对液滴形状的控制。
在微流控技术、生物传感器设计等领域都有液滴形状控制的需求，因此液体表面张力的测量研究对于这些领域具有重要意义。
3. 细胞与生物界面研究生物界面的特性对于生物体的功能和生理过程有着重要影响，而液体表面张力是描述生物界面特性的重要参数。
通过研究生物体中的液体表面张力变化，可以更好地理解细胞的结构和功能，为疾病治疗和药物研发提供依据。
结论：液体表面张力的测量技术与应用研究在多个领域都具有重要意义。
液体表面张力测定方法的研究进展
液体表面张力测定方法的研究进展摘要:表面张力是影响多相体系的相间传质和反应的关键因素之一, 是重要的液体物理性质。
本文着重介绍了几种液体表面张力的测定方法(包括毛细管上升法、Wilhelmy盘法、悬滴法、滴体积法、最大气泡压力法), 包括这几种方法的测定原理、优缺点及改进方法, 特别指出了宽温度和压力范围的表面张力测定存在的问题, 实验方法的选择及表面张力测定方法的发展趋势。
关键词:表面张力;毛细管上升法;差分;Wilhelmy盘法;悬滴法;滴体积;最大气泡压力法在液体的表面以下厚度约为分子半径作用的区间称为表面层。
表面层分子比液体内部分子具有较大的位能。
在表面层内分子的内能称为液体的表面能。
按照能量最小原理,液体分子有尽量挤入液体内部的趋势,以使液面缩小从而减小系统位能。
由于液面的收缩倾向造成的沿着液面切向的收缩张力称为表面张力。
表面张力系数是表征液体性质的一个参数,在表面物理、表面化学、医学等领域中具有重要的意义。
影响液体表面张力系数的因素很多,主要有:(1)与液面的性质有关;(2)与液体的温度有关而与液面面积无关;(3)与液面上方相邻物质的性质有关;(4)与液体中杂质的含量有关它分为静态表面张力和动态表面张力。
通常液体的表面张力, 自其液体表面形成之后, 随着时间的推移而有所变化。
在新的液体表面形成的瞬间, 经过约 1 s 以上时的表面张力, 称作静态表面张力;在 1 s 以下的表面张力称作动态表面张力。
表面张力是多相系统的重要界面性质, 对于泡沫分离、蒸馏、萃取、乳化、吸附、润湿等过程存在重要影响。
在实际生产过程中, 动态表面张力更有意义, 因为它反映出传质过程以及吸附、粘附、铺展等过程的有关信息, 这对于化工过程的设计与研究是非常有意义的。
现有的表面张力测定95%都是常压或沸点条件下进行的, 现在越来越需要考察不同温度和压力条件下表面张力的测定。
本文着重指出各种条件下表面张力的测定方法, 特别是高温高压下表面张力的测定方法。
表面张力测定实验的改进
表面张力测定实验的改进作者：辛景凡孙佩箫熊宇玲祁慧敏李圆圆来源：《赤峰学院学报·自然科学版》2021年第04期摘要：對于最大泡压法测定表面张力的实验，我们通过调整冒泡速度对其进行实验探索。
实验测试了冒泡速度分别为3，5，7，9，11s/个时，乙醇与异丙醇两种溶液在浓度为10%，20%，30%，40%，50%时表面张力的大小。
结果显示，不同浓度的乙醇与异丙醇溶液，当冒泡速度为11s/个时，这两种溶液的表面张力值最接近理论值。
因此在测定表面张力的实验时冒泡速度控制在10s/个以上，所得数据更精确。
通过初步探索为表面张力实验的教学改进提供了依据。
关键词：表面张力;冒泡速度;最大泡压法中图分类号：O647.1 文献标识码：A 文章编号：1673-260X（2021）04-0021-041 前言表面张力是液体普遍存在的一种现象，是表面层分子和内部层分子环境不同造成的[1，2]。
液面之所以会缩小是因为外层分子拉着分子向内运动，并使表面层表现出独特的性质。
一个分子从内部被拉到外层上，需要对抗这种反作用力而做功。
在其他因素都不变的状态下，用表面增加dA与比例常数（？滓）相乘称为表面功，表示为表面功的值，等同于其他因素条件不变的情况下（温度，压力等）每增加1面积时对整个体系做的功，换句话的意思是由能的增加值与增加每单位表面积时系统做的功。
外界对整个体系做的功变成了多余的自由能。
表面自由能用σ表示，单位是J/m2。
在表面上每单位长度上的力可以称为σ，这时σ叫作表面张力[3，4]。
影响表面张力的因素主要有以下几种：（1）分子间的相互作用力：纯液体或固体的表面张力取决于分子间的化学键能，一般的金属键>离子键>极性共价键>非极性化学键。
（2）温度对表面张力的影响，随着温度的升高表面张力下降。
当达到临界温度Tc时，表面张力趋于零。
（3）压力的影响，当压力增加时，气相密度增加，表面分子受力不均匀的现象略有好转，另一因素，非液非固相的物质，压力如果增加是能够促进表面吸附的，如果气相的物质溶解程度增加，会使表面张力下降。
聚碳硅烷表面张力的测定及其对纤维异形度的影响机理
国防科技大学学报第26卷第4期JOURNAL OF NA TIONAL UNIVERSITY OF DEFENSE TECHNOLO Y Vol.26No.42004文章编号：1001-2486（2004）04-0068-04聚碳硅烷表面张力的测定及其对纤维异形度的影响机理!薛金根，肖加余，王应德，蓝新艳（国防科技大学航天与材料工程学院，湖南长沙410073）摘要：采用改进的滴重法测定了先驱体聚碳硅烷（PCS）的表面张力，并探讨了表面张力对三叶形聚碳硅烷原丝异形度的影响机理。
通过对纤维截面形貌的扫描电镜分析，发现表面张力对三叶形PCS纤维异形截面的形成有着较大的影响，它和粘滞阻力相互竞争的共同作用决定了三叶形PCS纤维异形度的大小。
研究表明，先驱体PCS的表面张力与温度基本上呈线性关系，温度越高，PCS的表面张力就越小。
关键词：聚碳硅烷；表面张力；纤维；异形度中图分类号：TO343文献标识码：AMeasurement of the Surface Tension of Polycarbosilane and the Influence Mechanism on the Profile Degree of PCS FiberXUE Jin-gen，XIAO Jia-yu，WAN Ying-de，LAN Xin-yan（College of Aerospace and Material Engineering，National Univ.of Defense Technology，Changsha410073，China）Abstract：By the improved suspending drop instrument，the surface tension of precursor polycarbosilane（PCS）is measured besides the influence mechanism of surface tension on the profile-degree of trilobal section PCS fiber is discussed.Through research by SEM，we discovered that the surface tension influences greatly on the formation of the profile-degree of trilobal section PCS fiber，the competitive action between it and the agglutination resistance decides the size of the profile-degree of trilobal section PCS fiber.We also discovered that the relation between the surface tension of PCS and the temperature is basically linear.The higher the temperature，the smaller the surface tension of PCS.Key words：polycarbosilane；surface tension；fiber；profile-degree先驱体聚碳硅烷（Polycarbosilane，PCS）是制备SiC纤维的主要原料，它是由硅-碳-氢等元素形成的高分子量、多支链的有机硅聚合物［1］。
表面张力的测定方法
表面张力的测定方法医药化工学院应用化学（化妆品方向）10（2）班阮怀金1015512260摘要：在没有外力的影响或影响不大时，液体总是趋向于成为球状，可见液体总是有自动收缩而减少表面积，从而降低表面自由能的趋势。
表面张力是表面活性剂的一项重要性质，也是表面活性剂水溶液的重要特性之一。
根据表面张力的大小，可确定表面活性剂的别的表面活性，也可以了解表面活性剂在界（表）面吸附过程中所起作用的机理，因此表面张力的测定很有必要【1】。
表面张力无法直接通过热力学微分关系式从状态方程导出，精确可靠的表面张力实验数据只能通过精密测量得到。
关键词：表面张力；滴重法；毛细管上升法；最大气泡压力法；差分最大气泡压力法；Wilhelmy 盘法；环法；滴外形法；振荡射流法；旋滴法；悬滴法一、测定方法液体表面张力的测定方法分静态法和动态法。
静态法【2-3】有毛细管上升法、DuNouy吊环法、Wilhelmy盘法、旋滴法、悬滴法、滴体积法、最大气泡压力法；动态法【4-5】有旋滴法、震荡射流法和悬滴法等。
其中毛细管上升法和最大气泡压力法不能用来测液-液界面张力。
Wilhelmy 盘法，最大气泡压力法，振荡射流法可以用来测定动态表面张力。
静态法测定表面张力1、滴重法【6】1.1、基本原理滴重法也叫做滴体积法，这种反分法比较精确而且简便。
其基本原理是：自一毛细管滴头滴下液体时，液滴的大小与液体的表面张力有关，即表面张力越大，滴下的液滴也越大，二者存在关系式：W=2πRγf (1)γ=W/(2πRf} (2)式中，W为液滴的重量；R为毛细管的滴头半径，其值的大小由测量仪器决定；f为校正系数。
一般实验室中测定液滴体积更为方便，因此式（2）又可写为：γ=(Vρg/R)×(1/2πf) (3)式中，V为液滴体积；ρ为液体的密度；f为校正因子。
对于特定的测量仪器和被测液体，R和ρ是固定的，在测量过程中，只要测出数滴液体的体积, 就可计算出该液体的表面张力。
液体表面张力系数测量的误差分析与方法改进
应用 ， 在传统的“ 毛细管法” 测量液体表面张力系
数 时却存 在 一定 的系 统 误 差 ， 尤 其 是 对 毛 细管 外 液 面 的测 量 非 常 困难 ， 有 的采 用 “ 液 面 成 像 法” ＿ ４ ］ 或“ 控针 法” ＿ ５ ］ 进行 了改 进 ， 但 效果 仍 不 十分理 想 。 笔者 在分 析 “ 毛细 管法 ” 测 量液 体表 面 张力 系数产 生误 差原 因的基础 上 ， 对传 统方 法进 行 了改进 ， 提 出一种 “ 双管补偿 法” ， 从 而 大 大 减 少 了“ 毛 细 管 法” 测量 液体 表面 张力 系数 实验 结果 的误 差 。
反抗 ｄ ｆ做功 。
１ 实 验 原 理
在液 面上设 想 有一 线段 ＭＮ ， 长 度 为 Ｌ， 如 图
１ 所示 ， 则 在 此 线 段 两边 的液 面 都 有 沿 着 液 面 而
垂 直 于线 段 的力作 用 于对 方 ， 这 个 力就 是 液 体 表
面所具 有 的张 力称 之 为表 面张力 。
液体 表面张力系数测量的误差分析与方法改进
Ａ 一 』 ｄ ｆ ｄ Ｒ — ｊ ’ Ｐ ｓ ｄ Ｓ ｄ Ｒ — Ｐ ｓ ｄ Ｒ 』 ｄ Ｓ — Ｐ ｓ ｄ Ｒ
（ １）
Ｒ ，
式（ １ ）中 ， Ｓ为整 个球 面 的面积 ， 其值 为 ４ 。 。
Ａ — Ｐｓ Ｓｄ Ｒ 一 ４ ｚ ｒ Ｒ Ｐｓ ｄ Ｒ （ ２ ）
它 的单 位为 “ 牛 顿 ／米 ” （ Ｎ／ ｍ） 。 液 体 表 面 的性 质 和 张紧 的弹 性薄膜 相 似 。 当液 面为 曲面 时 ， 由于它 有 变平 的趋 势 ， 所 以弯 曲 的液 面 产 生 一个 附加 压 强， 对 内层 的液 体施 以压 力 。 当液 面呈 现 凸面 时 ，
表面张力测量标准方法
表面张力测量标准方法表面张力测量标准方法引言表面张力是液体表面不屈服于外部作用力下的抵抗能力，是液体界面现象中的重要参数之一。
准确测量表面张力有助于了解液体的特性，以及在不同应用领域中的应用。
本文将介绍一些常用的表面张力测量标准方法。
方法一：测量融合点•使用差显显微镜对两个液体滴在一起时的形态变化进行观察，当两个液滴融合成一个时，即表示液滴之间的表面张力为零。
•通过测量融合时间，可以计算出表面张力的大小。
方法二：比重法1.在一个圆筒中，加入待测液体和参考液体。
2.观察两个液体的交界面，并调整液体高度，使其达到平衡状态。
3.通过比较待测液体与参考液体的密度差异，计算出表面张力。
方法三：悬滴法1.将待测液体滴在一块平板上。
2.通过观察滴在平板上的液滴的形态，测定液滴的接触角。
3.通过接触角与表面张力之间的关系，计算出表面张力。
方法四：NPL标准法1.使用一个NPL标准样品进行实验。
2.将待测液体放置在一个表面张力计中。
3.通过比较待测液体与标准样品的表面张力值，计算出待测液体的表面张力。
方法五：破裂法1.将待测液体注入一个导管中，使其形成一定长度的液柱。
2.增加液柱的长度，直到液柱因表面张力无法继续支撑而破裂。
3.测量液柱的长度和破裂时间，通过计算可以得出表面张力。
方法六：气垫法1.将待测液体放置在一个特定形状的容器中。
2.通过向容器中注入空气，形成一个气垫。
3.测量气垫的形状变化，通过计算可以得出表面张力。
方法七：石田方法1.在一根附有标度的细管中，注入待测液体。
2.将细管中液体的一端放置在石田方法仪器上。
3.通过测量液体的升高高度，计算出表面张力。
结论以上介绍了几种常用的表面张力测量标准方法，包括测量融合点、比重法、悬滴法、NPL标准法、破裂法、气垫法和石田方法。
不同的方法适用于不同的实验条件和需求，实验者可以根据具体情况选择合适的方法进行表面张力的测量。
这些方法的应用有助于深入研究液体的界面现象，并在科学研究和工业应用中发挥重要作用。
液态铝合金表面张力快速检测新方法与装置
液态铝合金表面张力快速检测新方法与装置近年来，随着科学技术的不断发展，铝材料被广泛地应用于航空航天领域，其中液态铝合金被广泛地使用来制作复杂的航空器零件。
液态铝合金在航空航天领域的研究和应用已经取得了很大的成功。
然而，液态铝合金的表面张力对航空航天材料的性能有着重要的影响，因此，对其表面张力的快速准确检测和控制显得尤为重要。
为了快速准确检测液态铝合金表面张力，我们提出了一种新的方法和装置。
该方法将液态铝合金采用振动加载法进行测量，采用衰减体系计算表面张力，以期得到更准确的表面张力测量结果。
新装置包括电磁振动驱动器、振动采集器、振动台以及控制电路。
驱动器可以调节振动驱动的幅值和频率，控制电路可以调节驱动器振动的时间和衰减系数，使采集器可以将液态铝合金的表面张力准确记录下来。
此外，测试该装置对各种液态铝合金的表面张力时，发现其精度和可靠性较高。
该装置可以用来测量液态铝合金的表面张力，并将测量结果准确、快速地反映给用户，从而有效控制液态铝合金的性能。
除了测量液态铝合金表面张力外，本装置还可以用于其他各种金属材料的表面张力检测，包括钢材、镁合金、铜合金等。
此外，由于该装置的体积小、重量轻、操作简单，并且不需要使用特殊的设备或仪器，因此，该装置具有广泛的适用性。
总之，我们提出的新方法和装置可以快速准确检测液态铝合金表面张力，具有良好的精度和可靠性，可以用于航空航天领域的研究，以及其他各种金属材料的表面张力检测，有助于控制航空航天材料的
性能和安全性。
液体表面张力测定方法的研究进展
液体表面张力测定方法的研究进展一、本文概述液体表面张力是液体表面分子间相互作用的一种体现，它描述了液体表面分子对于保持液体连续性的倾向。
液体表面张力的测定对于理解液体的物理性质、探索新材料的制备过程、优化工业生产流程以及开发新型表面处理技术等方面都具有重要的意义。
随着科学技术的不断发展，液体表面张力的测定方法也在不断改进和完善。
本文旨在对液体表面张力测定方法的研究进展进行全面的综述，探讨各种方法的原理、特点、适用范围以及发展趋势，以期为相关领域的研究人员提供有益的参考和启示。
在液体表面张力测定的研究中，已经涌现出许多不同的方法和技术。
这些方法主要可以分为静态法和动态法两大类。
静态法主要包括最大泡压法、Wilhelmy板法、Du Noüy环法等，这些方法通过测量液体表面与固体界面的相互作用力来间接获得表面张力值。
动态法主要包括震荡液滴法、旋转液滴法、喷射法等，这些方法通过直接观察和分析液滴的动态行为来测量表面张力。
这些方法各有优缺点，适用于不同的实验条件和测量要求。
近年来，随着科学技术的不断进步，液体表面张力的测定方法也在不断创新和发展。
一方面，传统的测定方法在不断优化和改进，提高了测量精度和稳定性；另一方面，一些新的测定方法和技术也在不断涌现，如基于光学原理的测量方法、基于计算机视觉的测量方法等。
这些新的方法和技术不仅提高了测量精度和效率，还拓宽了液体表面张力测定的应用领域。
本文将对液体表面张力测定方法的研究进展进行全面的综述和分析，重点介绍各种方法的原理、特点、适用范围以及发展趋势。
通过对这些方法的研究和比较，可以为相关领域的研究人员提供有益的参考和启示，推动液体表面张力测定技术的进一步发展。
二、传统液体表面张力测定方法液体表面张力的测定方法众多，传统的方法主要依赖于物理原理，如静力学、动力学和热力学等。
这些方法历史悠久，虽然有些在精度和效率上有所不足，但它们仍然为现代表面张力测定技术的发展提供了重要的理论和实践基础。
表面张力调节新方法及其在涂料生产中应用
表面张力调节新方法及其在涂料生产中应用概述表面张力是指液体分子间相互作用力使液体表面收缩的现象，对于涂料生产过程中的表面性能和应用效果至关重要。
然而，现有的表面张力调节方法存在一些局限性，因此需要寻找新的方法来改善这个问题。
本文将介绍一种新的表面张力调节方法，并探讨其在涂料生产中的应用。
引言涂料是一种常用的表面修饰材料，它能够提高物体的外观和性能。
表面张力是涂料涂覆过程中的一个关键指标，它直接影响涂料的流动性、附着力和覆盖性等性能。
传统的表面张力调节方法主要包括添加表面活性剂和控制涂料配方等方式，但这些方法在实际应用中存在一些问题，如成本较高、添加剂对环境有害等。
新的表面张力调节方法近年来，一种基于纳米技术的新型表面张力调节方法逐渐受到关注。
这种方法基于纳米颗粒在液体表面的自组装行为来调节表面张力。
研究人员发现，当适当的纳米颗粒被添加到液体中时，它们能够在液体表面形成一层有序的单层结构，从而修改液体表面的特性。
通过调节纳米颗粒的类型、浓度和表面性质等因素，可以精确控制液体表面的张力。
纳米颗粒的选择是新方法的关键。
不同性质的纳米颗粒具有不同的表面能和互作用能，因此可以通过选择不同的纳米颗粒来调节液体的表面张力。
例如，一些疏水性纳米颗粒能够在液体表面形成一层亲水性的屏障，从而减小液体的表面张力；而一些亲水性纳米颗粒则能在液体表面形成一层疏水性的屏障，增大液体的表面张力。
通过合理选择纳米颗粒并控制其浓度，可以实现对液体表面张力的精确调节。
在涂料生产中的应用新的表面张力调节方法在涂料生产中具有广阔的应用前景。
首先，通过调节涂料的表面张力，可以改善其流动性，使涂料能够更好地填充物体表面的微孔和凹凸，提高涂层的均匀性和附着力。
此外，调节表面张力还能够控制涂料的覆盖性和分散性，有效地改善涂料的遮盖性能和颜料分散性。
更重要的是，新方法对环境友好，不会对生产过程产生污染。
传统的表面张力调节方法往往需要添加表面活性剂等化学物质，这些物质对环境具有一定的危害性。
测定表面张力的方法
测定表面张力的方法
测定表面张力的常用方法有以下几种：
1. 杜瓦廉法（Du Noüy ring method）：在液体表面放置一个环，逐渐提高环的重力直到液体将其从液体表面拉开。
测量液体在环被拉开前所产生的最大力，根据公式计算表面张力。
2. 杜瓦廉-拉-皮雷法（Du Noüy ring-plate method）：在液体表
面放置一个与液面几乎平行的平板，通过逐渐向下拉平板直到液体从平板上脱落，测量液体在平板上拉开前所产生的最大力，并计算表面张力。
3. 泰普拉-比尔法（Trapezoid drop weight method）：将液体滴
在两个斜面之间的凹槽中，测量液滴从凹槽中滑落时凹槽受到的力。
根据公式计算表面张力。
4. 针管法（Capillary rise method）：将细长的毛细管（例如玻
璃管）插入液体中，测量液体在毛细管中上升的高度。
根据公式计算表面张力。
5. 悬滴法（Drop weight method）：将一定量的液体悬挂在一
个称重的导管末端，然后逐渐增加导管的负重，测量液滴离开导管末端的最大负荷。
根据公式计算表面张力。
以上方法各有利弊，根据具体实验要求和实验条件选择合适的方法进行表面张力的测定。
银纳米流体表面张力的光热调控机理及测量研究
银纳米流体表面张力的光热调控机理及测量研究银纳米流体表面张力的光热调控机理及测量研究摘要：表面张力是描述液体表面分子间相互作用力的重要物理性质，其调控具有广泛的应用前景。
本文通过研究银纳米流体的表面张力，探究了光热调控机理，并提出了一种有效的测量方法。
实验结果显示，银纳米流体的表面张力能够通过光照进行调控，其机理与表面等离子体共振效应和光热效应密切相关。
本研究为银纳米流体在光学和热学应用领域的进一步开发提供了理论和实验基础。
第一章导言表面张力是液体表面和周围介质之间相互作用力的量度，它直接影响到液滴的形状和液体在固体表面的展开程度。
近年来，人们发现纳米材料可以调控表面张力，进一步推动该领域的研究。
其中，银纳米流体作为一种新型的纳米材料，具有较大的表面积和优异的光学性能，其表面张力的调控能力被广泛关注。
本研究旨在探索银纳米流体的表面张力调控机理，并提出一种可靠的测量方法。
第二章理论基础2.1 表面张力的基本概念表面张力是液体表面分子间相互作用力的量度。
在液体内部，分子间作用力是相互吸引的，而在液体表面，由于表面分子的吸引力不完全，因此表面分子受到向内的拉力，导致液体表面呈现紧凑的形态，这种现象称为表面张力。
2.2 纳米材料的表面张力调控机理纳米材料的表面张力调控主要涉及两个方面的机制：表面电荷调整和光热效应。
表面电荷调整通过改变纳米材料表面的电荷密度，从而改变表面分子间的相互作用力，进而调节表面张力。
光热效应是指当纳米材料处于可见光或红外光照射下，光能转化为热能，而热能的增加会导致表面张力的变化。
第三章实验设计与结果分析3.1 银纳米流体的制备采用化学还原法制备银纳米流体，通过调控反应条件和添加剂的浓度来控制纳米流体的粒径和浓度。
3.2 表面张力的光热调控实验将制备好的银纳米流体样品光照，测量不同光照强度下样品的表面张力。
实验结果显示，银纳米流体的表面张力随光照强度的增加而减小，表明光热效应能够有效调控银纳米流体的表面张力。
表面张力系数实验的应用研究
表面张力系数实验的应用研究葛素红;孙桂华;王雅丽【摘要】The surface tension coefficient of saline water and sweet water in the same temperature and different densities was measured using the FD-NST-I liquid surface tension coefficient measuring instrument. And the surface tension coefficient of tap -water and purified water in different temperatures was also measured using the same instrument. Results show that the surface tension coefficient is related to temperature and density.%应用拉脱法测量了食盐和白糖溶液的表面张力系数，发现：盐溶液的表面张力系数随着溶液密度的增大而增大，糖溶液的表面张力系数随着浓度的增大而减小。
测量了自来水与纯净水在不同环境温度下的表面张力系数，验证了液体表面张力系数随着温度的升高而降低的物理规律。
【期刊名称】《河西学院学报》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】5页(P54-58)【关键词】溶液;表面张力系数;食盐;白糖;密度【作者】葛素红;孙桂华;王雅丽【作者单位】河西学院物理与机电工程学院，甘肃张掖 734000;河西学院物理与机电工程学院，甘肃张掖 734000;四川大学物理与科学技术学院，四川成都610065【正文语种】中文【中图分类】O351.1液体的表面层是指液体与气体交界面处液体表面的那一个薄层.表面张力就是产生在液体表面层的一种沿界面切线方向、作用于界线(界面)上的张力.它是由于表面层的分子受到液面外部和液体内部的分子引力不均衡而产生的.通常，处于液体表面层的分子较为稀薄，其分子间距较大，液体分子之间的引力大于斥力，合力表现为垂直于液体界面的引力.经过实验测定表面张力的大小与界面的线度成正比，因此定义表面张力为［1-4］：其中σ称为表面张力系数，当液体和界面给定时，表面张力系数表示了表面张力的大小，同时，也反应了物质的特性，它的大小与温度和界面两相物质的性质有关.因此对于表面张力的测定实质上是对表面张力系数的测定.由于表面张力的存在，液体在不同情况下将以不同的形状存在或者其形态发生某些变化，正好利用这些现象测定液体的表面张力系数.表面张力系数的测量通常有多种方法，在化学物理实验室及教科书中，通常采用毛细管升高法、最大气泡压法、滴重法和圆环法来测量，其设计简易精巧有利于学生在相互作用力的层面上理解表面张力现象［5］.在普通物理实验中采用毛细管法和拉脱法，更为普遍的是使用拉脱法，通过硅压式力敏传感器来测量液体的表面张力系数，这有利于学生从相互作用力和能量转化两方面理解表面张力现象(∆E=σ∆A)［6,7］.应用拉脱法实验研究液体表面张力系数与物质性质方面已有很多报道［8-10］.冷文秀等研究了肥皂液膜的光学和力热学性质［11］.梅策香等人用拉平法测量了盐水溶液的表面张力系数，并进行分析研究，他们发现水和盐水的表面张力系数均随温度变化呈线性关系，盐水的表面张力系数随浓度的增大而增加［12］.焦丽凤等人用力敏传感器测量液体表面张力系数，得到的结果与理论值吻合较好［3］.但是，在实际实验中，由于外界影响的存在，经过力敏传感器测量的液体表面张力系数随机误差较大，数据分析得到的规律性仍然较差，但是可以定性且半定量地对液体表面现象进行分析.本文应用力敏传感器比较全面地研究了温度和杂质对液体表面张力系数产生影响的规律.2.1 实验原理和用具本实验主要装置是FD-NST-I型液体表面张力系数测定仪.它的主要结构是量程范围较小、灵敏度高且稳定性较好的硅压力敏传感器，用来测量较小的液体的表面张力.将圆环状金属片吊挂在灵敏的测力计上，然后把它浸入到待测液体中，当缓缓移动高低位置时金属圆环就会拉出一层与液体相连的液膜，由于表面张力的作用，与金属环相连的力敏传感器张力测定仪就会显示出液膜拉断前一瞬间数字电压表读数U1和液膜拉断后一瞬间数字电压表读数U2.由于液膜有两个表面，在一级近似条件下，可以认为脱离力为表面张力系数乘上脱离表面的周长，即D1和D2分别为圆环的内径和外径.σ为液体的表面张力系数.硅压力敏传感器由弹性梁和贴在梁上的传感器芯片组成，其中芯片由四个硅扩散电阻集成一个非平衡电桥，当外界压力作用于金属梁时，在压力作用下，电桥失去平衡，此时将有电压信号输出，输出电压大小与外力成正比，即式中，F 为外力的大小，K为硅压力敏传感器的灵敏度，∆U为传感器输出的电压差值大小.把(3)式和(4)时代入(2)式，即有对力敏传感器张力测定仪定标之后就可以用作图求斜率的方法求出灵敏度K值，所以，只要测定液膜拉断前一瞬间U1值和拉断一瞬间U2值，计算出差值，即能得出液体表面张力系数σ值.本实验在同一实验室用同一台仪器，首先定标得到仪器的灵敏度K值为3.221mV/N.2.2 溶液密度对表面张力系数的影响首先本文用张掖市自来水作为溶剂，将食用盐溶解在自来水中制成不同密度的盐溶液.在实验室环境温度条件下，测量相同温度下不同密度盐溶液的表面张力系数，测得的数据在表1中列出.分析数据会发现，在相同温度15℃条件下，盐溶液的表面张力系数与液体密度呈正比例关系存在，其相关系数为0.851，随着盐溶液密度的增加，溶液表面张力系数呈增加的趋势，如图1所示.但是，当同样用张掖市自来水作为溶剂，将食用白糖溶解在自来水中制成不同密度的糖溶液.在实验室环境温度条件下，测量相同温度下不同密度糖溶液的表面张力系数，测得的数据在表1中列出.分析数据会发现，在相同温度16℃条件下，糖溶液的表面张力系数与液体密度呈线性相关性存在，且相关系数比盐溶液的高，为0.937.但是随着糖溶液密度的增加，溶液表面张力系数呈是呈减小的趋势，如图2所示.这个结果与盐溶液的变化规律是相反的.2.3 温度对表面张力系数的影响本文用拉脱法实验测量了张掖市自来水和康师傅纯净水在不同温度条件下的表面张力系数.实验中溶液的温度受到环境温度的极大影响，因此，实验是在很长一段时间内依赖实验室环境温度的改变而测量的.测得的数据在表2中列出.分析数据会发现，自来水的表面张力系数与温度的相关性不大，虽然从数据点可以看出是随着温度的增大而降低，但是明显的线性关系是没有出现的，如图3所示.但是，纯净水的表面张力系数与温度的线性相关性很大，其相关系数为0.926，如图4所示，相关方程在图中标出.非常明显，纯净水的表面张力系数随着温度的增加呈线性关系降低.对比自来水的数据结果可知，日常生活的自来水中含有相当数量的杂质，在实验中，这种复杂的因素影响了表面张力系数与温度的关系的测量结果.根据自来水与纯净水实验分析，可以认为在去除其他杂质影响的情况下，纯净水的表面张力系数与温度呈良好的线性关系.本文根据热力学理论液体表面张力形成的实验原理，应用拉脱法测量表面张力系数的实验装置测量了食盐溶液和白糖溶液的表面张力系数，并对自来水与纯净水在不同环境温度下的表面张力系数进行了测量分析.结果发现：3.1 水中杂质对水的表面张力系数随温度的变化规律影响较大.理论上排除或减小杂质的影响，可以认为纯净的水的表面张力系数与温度呈线性关系，随温度的升高而降低.3.2 在相同的自来水中加入不同的杂质，得到的表面张力系数的变化趋势是不相同的：盐溶液的表面张力系数随着溶液浓度的增大而增大，糖溶液的表面张力系数随着浓度的增大而减小.【相关文献】［1］包科达.热学教程［M］.北京：科学出版社,2007.［2］秦允豪.热学［M］.北京：高等教育出版社,2004.［3］李洪芳.热学［M］.上海：复旦大学出版社,1994.［4］常树人.热学［M］.天津：南开大学出版社,2001.［5］何玉萼,袁永明,童冬梅,胡常伟.物理化学［M］.北京：化学工业出版社,2006.［6］杨述武.普通物理实验(力学及热学部分)［M］.北京：高等教育出版社,2000.［7］黄志敬.普通物理实验［M］.西安：陕西师范大学出版社,1991.［8］夏思淝,刘东红,孙建刚,袁庆华.用力敏传感器测液体表面张力系数的误差分析［J］.物理实验,2003(7):39-43.［9］代伟.对FD-NST-I型液体表面张力系数测量仪的改进［J］.物理实验,2011,31(10):29-32. ［10］孔维姝,赵维金,唐延林,胡林.拉脱法测量液体表面张力系数实验的改进［J］.物理实验,2012,20(1):39.［11］冷文秀,胡家晨,张鑫杰,高健祎,钟寿仙.肥皂泡的光学和力学性质［J］.物理实验,2013,33(2):29-32.［12］梅策香,王广平,柳钰.液体表面张力系数与温度和浓度的关系实验研究［J］.咸阳师范学院学报,2008,23 (6):21-22.［13］焦丽凤,陆申龙.用力敏传感器测量液体的表面张力系数［J］.物理实验,2002,22(7)：40-42.。
表面张力测定方法
表面张力测定方法
佚名
【期刊名称】《日用化学工业》
【年(卷),期】2010(40)2
【总页数】1页(P152-152)
【关键词】表面张力;测定方法;液体质量;毛细管;管内径;力学关系;精确度;接触角【正文语种】中文
【中图分类】O647.1
【相关文献】
1.表面张力测定方法的现状与进展 [J], 奚新国;Pu Chen
2.道路沥青乳化剂表面张力测定方法研究 [J], 宋哲玉;徐培华
3.一种新的表面张力测定方法——真球气泡法 [J], 郭杰; 余仲达; 郑少波; RY Omoriyasu; HIROMICHI Takebe; KUSUHIRO Mukai
4.沥青材料的表面张力系数及其测定方法 [J], 无
5.液体表面张力测定方法的研究进展 [J], 尹东霞;马沛生;夏淑倩
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白油表面张力
白油表面张力概述表面张力是液体分子间相互作用力导致的液体表面处的张力，是液体表面的一种特性。
白油是一种无色、无味、无毒的石油炼制产品，常用于工业、医药、化妆品等领域。
本文将介绍白油的表面张力及其相关性质。
表面张力的定义表面张力是液体表面处的分子间相互作用力导致的表面的张力。
液体分子内部的相互吸引力使得液体表面分子受到内部分子的拉力，而液体表面上的分子则受到周围分子的拉力。
这种表面上的拉力使得液体表面呈现出一种类似于薄膜的弹性。
表面张力的测量方法测量液体的表面张力通常使用浸润法或悬滴法。
浸润法浸润法是一种常用的测量液体表面张力的方法。
该方法通过将固体物体浸入液体中，观察液体在固体表面上的展开情况来间接测量液体的表面张力。
悬滴法悬滴法是另一种常用的测量液体表面张力的方法。
该方法通过将液体滴在平衡在空气中的物体上，观察液滴的形状来间接测量液体的表面张力。
白油的表面张力白油是一种无色、无味、无毒的石油炼制产品，其表面张力与其分子结构和化学性质有关。
白油主要由碳氢化合物组成，分子间的范德华力是白油表面张力的主要原因。
白油的表面张力可以通过实验测量得到。
使用浸润法或悬滴法，可以测量白油在不同温度和浓度下的表面张力。
实验结果显示，白油的表面张力随着温度的升高而降低，随着浓度的增加而增加。
表面张力的应用工业应用表面张力在工业领域有广泛的应用。
例如，表面张力可以用于液滴精确计量、液体分离和液体传输等方面。
在生产过程中，通过调节液体的表面张力，可以改变液体的流动性和液滴的形状，从而实现更精确的液体控制和传输。
医药应用表面张力在药物传输和药物包装方面也有重要的应用。
药物的溶解度和吸收性与其表面张力密切相关。
通过调节药物溶液的表面张力，可以改善药物的溶解度和吸收性，提高药物的疗效。
化妆品应用在化妆品领域，表面张力被广泛应用于液体化妆品的稳定性和质感调控。
通过调节液体化妆品的表面张力，可以改变其黏度、流动性和质感，从而实现更好的使用体验和效果。
表面张力反思报告
表面张力反思报告1. 简介表面张力是指液体内部分子间的相互作用力和液体和外界环境之间的相互作用力所造成的表面层分子聚集现象。
在生活中，表面张力的特性和应用十分广泛，涉及到液体的湿润性、液滴形状和液体的浸润等方面。
通过探讨表面张力的影响因素和应用，本文对表面张力进行了反思和总结。
2. 表面张力的影响因素表面张力受到多个因素的影响，主要包括以下几个方面：2.1 温度温度是影响表面张力的重要因素之一。
一般来说，随着温度的升高，表面张力会减小。
这是因为在较高的温度下，液体分子的热运动更加剧烈，使得表面分子聚集度降低，从而减小表面张力。
2.2 溶液浓度溶液浓度是另一个影响表面张力的因素。
一般情况下，溶液浓度越高，表面张力越小。
这是因为溶质分子在溶液中的存在能够降低液体分子表面的聚集程度，从而减小表面张力。
2.3 液体性质不同液体的性质也会对表面张力产生影响。
例如，表面张力随着溶剂极性的增加而增加。
另外，溶剂的分子大小和形状也会影响表面张力。
3. 表面张力的应用表面张力在生活中有许多重要的应用价值，以下列举了几个常见的应用：3.1 液滴形状表面张力决定了液滴的形状。
在自然界中，液滴在不同的表面上呈现出不同的形态，如水珠在垂直平面上呈现出球形。
这种特性在工业和生活中有广泛的应用，例如涂层技术、喷雾器等。
3.2 液体的浸润表面张力还影响液体与固体表面的浸润现象。
液体在固体表面上的浸润程度与表面张力有关，低表面张力的液体较容易浸润固体表面。
这个特性在涂料、油墨等领域中具有重要的应用。
3.3 泡沫稳定表面张力也是泡沫稳定的关键因素之一。
泡沫是由多层液膜组成的，而液膜的稳定性与表面张力有关。
通过控制表面张力，可以使得泡沫的稳定性得到提高，进而应用到食品加工、化妆品等行业。
4. 总结与反思通过对表面张力的了解，我们可以看到它在生活中的重要作用和潜在应用。
然而，在实际应用中，我们也需要注意以下几个方面：首先，温度对表面张力的影响需要加以注意。
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测定原理: 在样品管中装入高密度的液体 , 再 加入少量低密度液体 , 密闭后, 将其置于旋滴仪中 使其以 角速度旋转。在离心力、 重力及表面张 力作用下, 低密度液体在高密度液体中形成圆柱 形液滴。设圆柱形长为 l, 半径为 r0, 两液体的密 度差为 。当圆柱形长度与直径的比率大于 4 时 , 表面张力 可 由 V onnegut方程求出 :
收稿日期 : 2008- 07- 27
( 2)
h1、 h 2 分 别为两毛细管 液面上升高度 , r1、 r2 分别为两毛细管半径。 1 . 2 最大气泡压力法 这也是测定液体表面张力的一种常用方法, 测定时将一根毛细管插入待测液体内部, 从管中 缓慢地通入惰性气体对其内的液体施以压力, 使 它能在管端形成气泡逸出。当所用的毛细管管径 较小时 , 可以假定所产生的气泡都是球面的一部
为表面张力, R 1 和 R 2 表示曲面半径,
图 2
0 . 1 mM 四氯乙烯溶液的动态表面 张力随面积的变化
F ig . 2 Dynam ic surface tension respon se to a change in area for aqueous PCE solu tions of 0. 1mM
2
=
[ 13- 17 ]
r0
3
4
( 5)
2 . 3 悬滴法 悬滴法实质上是滴外形法的一种。滴外形法 是根据液滴的外形来测定表面张力和接触角的方 法 , 既有悬滴 法又有 躺滴 法, 其原 理是根 据 L a place 关于毛细现象的方程: P = ( 1 /R 1 + 1 /R 2 ) 其中 P 为界面上的压力差。 随着计算机技术发展 , 图像处理技术在许多 [ 18- 19] 领域中发挥着巨大的作用, Pu 等 用轴称滴 形分析技术 , 通过复杂 的 N ew ton- Raphson 计算 与递增迭代法结合将其发展为轴称滴形轮廓法, 得到广泛的应用。图 1 是采用悬滴法获取数据的 试验装置示意图。 ( 6)
第 3期
奚新国 , 等 : 表面张力测定方法的现状与进展
- 3
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表面张力, 10
mN /m 以下称为超低表面张力。
图 2 是采用 ADSA - P 悬 滴法测定 0 . 1 mM 四氯乙 烯溶液 ( T etrachloroeth y le ne , PCE ) 的 动态 表面张力随面积的变化 , 从图 2 可以看出 , 对于 PCE, 当表面积增大或者减小到初始表面积时, 表 面张力也恢复到原来的数值, 即具有一定的弹性。 从实际使用情况看, ADSA - P 可测定气 - 液界面 和液 - 液界面 , 测定的范围宽 , 可以测出达几十 -3 mN /m 至 10 mN /m 的张 力值。不但可 以测定 表面张力而且可以测定前进与后退接触角。悬滴 法用注射器成滴 , 采用显微光学系统 , 试液用量 较少。
1 . 3 DuN ouy 吊环法和 W ilhel m y 吊片法 吊环法的基本原理是 , 将浸在液面上的金属 环 ( 铂丝制成 ) 脱 离液面, 其所需的最大拉力 , 等 于吊环自身重量加上表面张力与被脱离液面周长 的乘积。 T i m berg 和 Sondhauss 首先使用此法, 但 DuNouy 第一次应用扭力天平来测定此最大拉力。 H arkins和 Jordan 引进了校正因子, 可以用来测定 纯液体表面张力 , 测定时必须注意其表面张力有 时间效应。此外 , 将吊环拉离液面时要特别小心, 以免液面发生扰动。 吊片法是 1863 年由 W ilh el m y 首先提出 的, 后来, Dognon 和 Abribat将其改进 , 测定当打毛的 铂片、 玻片或滤纸片的底边平行界面并刚好接触 ( 未脱离 ) 界面时的拉力。要满 足吊片恰好与液 面接触 , 既可采用脱离法, 测定吊板脱离液面所需 与表面张力相抗衡的最大拉力 , 也可将液面缓慢 地上升至刚好与天平悬挂已知重量的吊板接触, 然后测定其增量 , 再求得表面张力的值。 从测定 原理 看, DuNouy 吊环 法 和 W ilhe l my 吊片法都是通过测量力来测量表面张力, 对润湿 性要求较高。吊片法操作简单 , 不需 校正, 精度 高。缺点是样品用量大, 升温速度慢 , 不能用于多 种气氛的表面张力测定以 及高压表面张 力的测 定。对于非离子及阴离子表面活性剂 , 可以采取 吊环法和吊片法 ; 对于阳离子表面活性剂水溶液, 由于容易吸附于固体表面, 使表面变得疏水而不 易被水溶液润湿 , 实验误差较大 , 可以采用与接触 角无关的测定方法, 如滴体积法。 1 . 4 滴重法和滴体积法 滴重法是一种具有统计平均性质且较准确的 方法, 最早由 T ate 于 1864 年提出。基本原理是 将待测液体在恒温条件下通过管尖 , 缓慢地形成 液滴落入容器内 , 待收集至足够数量的液体时称
图 1 ADSA - P试验装置示意图 F ig. 1 Sch e mat ic of ADSA - P exp er i m en ta l setup 1- 振动隔离工作台 , 2 - 光源 , 3 - 漫散 射器 , 4- 马 达驱动注射器和气密装置 , 5- 液滴 所处环 境 , 6 - 高速照 相机 , 7- 单色监视器 , 8- 计算机系统
[ 5- 6]
作者简介 : 奚新国 ( 1970- ), 男 , 江苏大丰人 , 博士 , 副教授 , 主要研究方向为生态混凝土以及表面与界面科学。
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盐城工学院学报 ( 自然科学版 )
第 21 卷
分 , 但是气泡在生成及发展过程中, 气泡的曲率半 径将随惰性气体的压力变化而改变 , 当气泡的形 状恰为半球形时 , 气泡的曲率半径为最小 , 正好等 于毛细管半径。如果此时继续通入惰性气体, 气 泡便会猛然胀大 , 并且迅速地脱离管端逸出或突 然破裂。如果在毛细管上连一个 U 型压力计, U 型压力计所用的液体密度为 , 两液柱的高度差 为 , 那么气泡最大压力 l Pm ax 就能通过实验测 定。此时 P m ax = 2 = r g l ( 3)
表面张力是液体重要的物理性质参数, 是影 响各种化学反应和生物反应的关键因素之一, 也 是化学工程计算中必不可少的基础物性参数。表 面张力无法直接通过热力学微分关系式从状态方 程导出 , 精确可靠的表面张力实验数据只能通过 精密测量得到。 表面张力的测定方法分静态法和动态法。静 态法
[ 1- 2]
式中 为表面张力 , 是液相与气相的密 度差, g 是重力加速度 , h 为液面上升高度, r 为毛 细管半径, 是固 - 液接触角。只要测得液柱上 升 ( 或下降 ) 高度和固 - 液接触角, 就可以确定液 体的表面张力。应用此法测定液体表面张力, 要 求固 - 液面接触角 最好为零。当精确测量时, 需要对毛细管内液面上升高度 h 进行校正。当液 面位置很难测准时 , 可通过测量两根毛细管的高 度差计算表面张力, 其计算公式为: g ( h1 - h 2 ) = 2 ( 1 /r 1 - 1 /r 2 )
3 结论
( 1) 在实际测量表面张力时 , 可以根据要求 的实验精度、 温度压力和设备的实现难易程度来 选择。 当要求精度比较高时 , 可以采用毛细管上升 法、 最大气泡压力法、 W ilh el m y 吊片法, 否则可以 选择 DuNouy 吊环 法、 悬滴 法或旋滴法。当温度 和压力比较高的时候 , 可以采用毛细管上升法、 滴 体积法、 旋滴法、 悬滴法、 最大气泡压力法和震荡 射流法进行测定。
主要有毛细管上升法、 最大气泡压力法、
[ 3- 4]
DuNouy 吊环法、 W ilh el m y 吊片法、 滴重法和滴体 积法等 ; 动态法 法等。 有旋滴法、 震荡射流法和悬滴
1 静态法测定表面张力
1 . 1 毛细管上升法 一般认为, 表面张力的测定以毛细管上升法 最准确。这是由于它不仅有比较完整的理论, 而 且实验条件可以严密地控制。 当液体完全湿润管壁时 , 液 - 气界面与固体 表面的夹角 ( 接触角 ) 为零, 则接界处的液体表面 与管壁平行而且相切, 整个液面呈凹态形状。如 果毛细管的横截面为圆形 , 则半径越小, 弯月面越 近似于半球形。若液体完全不湿润毛细管, 此时 的液体呈凸液面而发生毛细下降 , 通常情况下液
[ 7- 8]
2 动态法测定表面张力
[ 9- 12]
2 . 1 振荡射流法 毛细管上升法、 最大气泡压力法、 DuN ouy 吊 环法、 W ilh elm y 吊片法、 滴重法和滴体积法等是测 定平衡时的表面张力 , 即静态张力。但是 , 对于时 间极短的溶液表面张力的变化, 则需用动态法测 量。一般地 , 测定液体表面张力的方法稍以改动 可用于测量动表面张力; 但对于时间很短的动表 面张力 , 可以采用振荡射流法, 该法测定的时间范 围可低达 1 m s左右。 液流在椭圆形管口喷出时 , 射流可作周期性 振动, 形成一连串的波形。波形的产生是由于液 体表面张力有使液流由椭圆形变为圆形的倾向和 射流惯性力的相互作用。通过射流动表面张力公 式 , 自射流波长和射流速度可测得表面张力与表 面老化时间的对应关系。 2 . 2 旋滴法 旋滴法主要用于测定超低表面张力。 一般将 - 1 - 3 表面张力值在 10 mN /m ~ 10 mN /m 时称为低
量 , 根据总滴数算出每滴液滴的平均重量 ( m g ), 就可按泰特 ( T ate) 定律求出表面张力 : mg = 2 R ( 4) 公式 4 说明表面张力所能拉住液体的最大重 量等于管尖周长和液体表面张力的乘积。式中 R 是液滴顶部半径 , 如果待测的液体不能润湿润管 尖材料 , 只取内径 r, 反之取外径。 事实上 , 液滴落下前所形成的细长液柱在力 学上是不稳定的 , 即液滴上半部分半径缩小, 下半 部分半径扩大, 最后形成液滴落下时 , 只有下半部 分的液体真正落入容器内, 而上半部分的液滴仍 与管尖相连 , 并成为下一个液滴的一部分。这是 由于表面张力作用下的近管口液体受到其液滴重 力作用 , 过早地拉伸而断裂所致。因此, 所得液滴 的实际重量要比计算值小得多。哈金斯和布朗, 对上述偏差作了修正。 滴体积法是在滴重法的基础上发展起来的。 滴重法虽 然比较 精确 , 但 操 作很 不方 便。为 此 Gaddum 改用微形注射器直接测量滴体积。滴重 法和滴体积法的测量设备简单 , 准确度较高, 测量 手段直接 , 样品用量少, 易于恒温, 能够用于一般 液体或溶液的表面张力的测定, 即使液体对滴头 不能完全润湿、 有一定的接触角 ( 不大于 90 ) 时 也能适用。