表面張力測試方法的對比_解決方案【西南儀器網(wǎng)】

表面張力測試方法的對比

1)毛細管高度法:

毛細管插入液體后，按靜力學(xué)關(guān)系，液體在毛細管內(nèi)將上升一定高度，此高度與表而張力值有關(guān)。本法理論完整，方法簡單，有足夠的精確度，是重要的測定方法。欲得準(zhǔn)確結(jié)果，應(yīng)注意:

(a)要求毛細管內(nèi)徑均勻;

(b)液體與毛細管的接觸角必須是零;

(c)基準(zhǔn)液而應(yīng)足夠大，一般認為直徑應(yīng)在10 cm以上液而才能看作平表而;

(d)要校正毛細管內(nèi)彎曲而上液體質(zhì)量。

2)鼓泡壓力法:

把毛細管捅入液體中，鼓入氣體形成氣泡，壓力升高到一定值時氣泡破裂，此最大壓差值與表而張力有關(guān)，因此也稱最大壓力法。此法設(shè)備簡單，操作方便，但氣泡不斷生成可能擾動液而平衡，改變液體表而溫度，因而要控制氣泡形成速度，在實際操作中常用的是單泡法。

3)滴重法和滴體積法:

從一毛細管滴出的液滴大小與表而張力有關(guān)，直接測定落滴質(zhì)量的叫滴重法，通過測量落滴體積而推算的叫滴體積法。由于液滴下落的不完整，也需要校正。

4)懸滴法:

從毛細管中滴出的液滴形狀與表而張力有關(guān)。此法具有完全平衡特點，也要有校正因子，但不算太復(fù)雜.主要困難在于保持液油形狀穩(wěn)定不變和防比振動。

5)靜滴法:

此法也稱停滴法。置液滴于平板上，它將形成一個下半段被截去完整的橢圓體，表而張力與密度差及外形有關(guān)，在外形中最重要的是其最大半徑值。表達方式有3種不同計算方法，本法要求與固體接觸角大于90°。

6)拉環(huán)法:

把一圓環(huán)從液體表而拉出時最大拉力與圓環(huán)的內(nèi)外半徑可決定表而張力。本法屬經(jīng)驗力法，但設(shè)備簡單，比較常用，要求接觸角為零，環(huán)必須保持水平。

7)吊片法:

用打毛的鉑片，測定當(dāng)片的底邊平行液而并剛好接觸液而時的拉力，由此可算出表而張力，此法具有完全平衡的特點。這是最常用的實驗方法之一，設(shè)備簡單，操作方便，不需要密度數(shù)據(jù)，也不要作任何校正。它的要求是液體必須很好潤濕吊片，保持接觸角為零，測定容器足夠大。

液體的表面/界面張力可直接測量。測量的方法大多基于對表面/界面施加一外力，從而引起其變化，通過測量施加的力和/或其變化的程度，就可計算出表面/界面張力的值。

表面/界面張力的測量方法可根據(jù)直接測量的物理量分為

1.力測量法

2.壓力測量法

3.界面形狀分析法

力測量法通常是運用一探針使其與待測的界面接觸，然后通過一天平來測量施加/作用在探針上的力。為了保證界面在探針表面上的潤濕性，探針通常由金屬(如Platinum)制成。常見的方法有：

1. 掛環(huán)法(Du Nouy Ring method)：這可能是測量表面/界面張力的最經(jīng)典方法，文獻上報道的許多液體的表/界面張力值是用這一方法測得，它甚至可以在很難浸濕的情況下被使用。用一個初始浸在液體的環(huán)從液體中拉出一個液體膜(類似肥皂泡)，同時測量提高環(huán)的高度時所需要施加的力。

2.威廉米平板法(Wilhelmy Plate method)：這是一種很普遍的測量方法，尤其適用于長時間測量表面張力的測量。測量的量是一塊垂直于液面的平板在浸濕過程中所受的力。

其實也可以用其它幾何形狀的探針如圓棒，球等來代替平板，測量原理相同，被稱為改變威廉米平板法(Modified Wilhelmy Plate method)。

壓力測量法是通過測量界面兩邊(兩相)的壓力差，然后運用上述的楊-拉普拉斯(Young-Laplace)公式來計算表面張力。見的方法有：

1. 毛細管升高法：當(dāng)液體與毛細管管壁間的接觸角小于90度時(浸潤的)，管內(nèi)的液面成凹面，彎曲的液面對于下層的液體施加負壓力，導(dǎo)致液面在毛細管中上升，直到壓力平衡為止。通過測量液面升高的高度，及已知毛細管內(nèi)徑和液體與毛細管管壁間的接觸角(通常默認為是0)，就可計算出表面張力。這是一很經(jīng)典及直觀的方法，所以經(jīng)常被用來作為教學(xué)示范和學(xué)生實驗。

2.最大氣泡法：泡剛形成時，由于表面幾乎是平的，所以曲率半徑R極大;當(dāng)氣泡形成半球形時，曲率半徑R等于毛細管半徑r，此時R值最小。隨著氣泡的進一步增大，R又趨增大，直至逸出液面。測得了氣泡成長過程中的最高壓力差，在已知毛細管半徑的情況下就能計算出表面張力。

本方法非常適用于測量表面張力隨時間的變化，所謂的動態(tài)表面張力。

界面形狀分析法是基于對一處于力平衡狀態(tài)的界面的形狀的分析，是一種光學(xué)分析法。

1.懸滴法/座滴法：適用于界面張力和表面張力的測量。也可以在非常高的壓力和溫度下進行測量。測量液滴的幾何形狀。詳細描述參見這里。

2.旋轉(zhuǎn)滴法：可用來測定表/界面張力，尤其適應(yīng)于低范圍(0.1mN/m以下)界面張力的測量。測量的值是一個處于比較密集的物態(tài)狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)的液滴的直徑或總體幾何形狀。

3.(液滴)體積/重量法：非常適用于動態(tài)地測量表/界面張力。測量的值是一定體積的液體分成的液滴數(shù)量(或平均每個液滴的體積或重量)。

液滴體積/重量法其實是懸滴法的一種極端情況：懸滴的體積/重量增大到無法再由表/界面張力來支撐時，導(dǎo)致表/界面撕裂而掉下。但掉下的并不是整個液滴的全部，有部分剩留在毛細管/針管管端口上，這使得掉下的液滴的體積/重量無法精確計算，需要加入經(jīng)驗校正因子。