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表面张力仪其原理是什么
点击次数:3268 更新时间:2023-08-28
  表面张力仪是一种用于测量液体表面张力的仪器。它通过测量液滴的形态来确定其表面张力大小,广泛应用于化学、材料科学、生物医学等领域。指的是液体与气体或固体接触的界面上所产生的张力力量。液体分子间相互吸引力导致了表面张力的产生。表面张力越大,液体表面越难被其他物质湿润,例如水珠在莲叶表面不易被吸附。
  表面张力仪的原理基于杜邦方程,该方程描述表面张力与液滴半径和重力之间的关系。首先,在实验室中制备一个液滴,然后将其放置在一个平衡臂上。液滴的形态受到两个力的作用:液体内部的压力和表面张力,这促使液滴呈现为球形。当液滴达到平衡状态时,平衡臂会下移一段距离,液滴的形态也被记录下来。根据杜邦方程,可以计算出液滴的表面张力大小。
  表面张力仪的气泡压力法:
  这也是测定液体表面张力的一种常用的方法,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P.两液柱的高度差为△l,那么气泡最大压力△Pmax就能通过实验测定。此时:
  此方法与接触角无关,装置简单,测定快速;经过适当的设计可以用于熔融金属和熔盐的表面张力测量。由于气泡法表面张力仪能够模拟表面活性剂的随时间的变化情况,并且可以绘制完整的表面张力变化曲线,在工业生产中应用十分广泛。
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