Методи за определяне на повърхностното напрежение

Методи за определяне на повърхностното напрежение

В проучването на повърхностни явления на газ - течност най-често използван метод, основан на измерване на напрежението на граничната повърхност повърхността, което позволява, въпреки своята простота,

получи достатъчно надеждни данни.

Съществуващите методи за определяне на повърхностното напрежение са разделени в три групи: статични, полу-статични и динамични.

Статично повърхностно напрежение определя чрез методи същество неподвижни повърхности образувани добре преди измерванията и следователно в равновесие с течен обем. Тези методи включват метод на капилярна покачване и метода на легнало или висящи капка (балон).

Динамични методи се основават на факта, че някои видове механично действие на течността придружени от периодичната разтягане и свиване на повърхността си, които са повлияни от повърхностното напрежение. Тези методи nonequilibrium определят стойност. K

динамични методи включват капилярни вълни и колебания спрей.

Те нарича полу-статични методи за определяне на напрежението на повърхността на фазовата граница се появява и обновява периодично по време на измерването (максимум метод балон налягане и stalagmometrichesky метод), както и методи за разделяне и прибиране на плоча пръстен. Тези методи позволяват да се определи стойността на равновесното повърхностно напрежение при измервания са направени при такива условия, че времето, през което образуването на интерфейса

много повече време, за да се постигне равновесие в системата.

МЕТОД капилярна покачване

Методът се основава на капилярна собственост на извита интерфейс, който се състои в това флуид под налягане при извити и равнинни повърхности с различна големина и различни капилярни натиск към:

Капилярна налягане е движещата сила повишаване или понижаване

течност в капилярите е частично потопен в течността. При овлажняваща течност повърхност капилярна е оформена вдлъбната повърхност него под налягане, което е по-малко от равнинна повърхност на течността в съда. Под действието на тази разлика в налягането на капилярна течност се издига над нивото му в съда, докато хидростатичното налягане на колоната течност балансира налягането капилярна. Ако течността не се омокри повърхността на капилярна, изпъкналата повърхност е оформена в него под налягане, при които повече от плоска повърхност. Следователно, течността в капилярата се понижава под нивото в съда.

Капилярата се образува от цилиндрична форма е сферична

повърхност, за които R = R 1 = R 2 и 3. Уравнение (1) става следното:

Състоянието на равновесие в този случай се характеризира с уравнението:

където R - радиус на кривината на сферичната повърхност; ч - височина на повдигане

(Намаляване) на течността; 1 и 2 - плътността на течността и парата.

От (2) следва, че за известен радиус на кривината на повърхността може да се определи повърхностното напрежение чрез измерване на височината на течната колона

Фиг.1. Диаграма за обяснение на връзката между радиуса на кривината R и радиус R на капилярна

капилярна. Тъй като радиусът на кривината се определи чрез експеримент с формула (2) доведе до форма, подходяща за практическа употреба, след заместване (Фигура 1):

при което - контактен ъгъл; R - радиусът на капилярата.

По този начин, за точно определяне на повърхностното напрежение на течност височината освен повишаване на радиуса на капилярна е необходимо да се измерва ъгъла на контакт. Това е

Основният недостатък на метода.

За вода и много органични течности, контактен ъгъл е близо до нула, така че

Това елиминира необходимостта да се определи (R = R).

За определяне на повърхностното напрежение

чрез капилярна покачване са необходими:

диаметър на капилярната 0,2-0,3 мм, един или друг начин за свързване към съда, който е изпълнен с тест течност,

cathetometer за измерване на височината на повдигане на течността предоставяне на точност 1 микрон, и устройство за осветяване на менискуса.

Капилярна радиус се определя чрез измерване на дължината на колона на живак форма тегло. За инсталиране на капилярите са избрани като най-равномерно напречно сечение по дължината си. Ако не се изисква голяма точност, радиусът на капилярна може да се определи чрез повишаване на височината на стандартна течна

на известна стойност на повърхностното напрежение с формула 0

R 2 0 / (з 0 0 г). В този случай, повърхностното напрежение на течност тест

изчислена съгласно уравнението

Ще бъде оценено, че бързото понижаване на менискуса може да възникне "пролука" колона, като част от течността остава в стените на капилярите и под въздействието на гравитационните сили се събират в отделни колони. За отстраняване на "празнини" е необходимо да се запълни целия капилярна течност попивателна хартия за отстраняване на от своя горен край, излишната течност и бавно се премести на менискуса до точката на равновесие.

Едно изпълнение метод капилярна се състои в измерване на налягането да се прилага за понижаване на менискуса на плосък ниво на течността в съда комуникация с капиляра повърхност. Предимството на този метод е, че радиусът на капиляра трябва да се знае в една точка. В това изпълнение, методът вместо конвенционален кран 4

трипътен вентил се използва, един от които е свързан манометър процеси.

Метод на максимално налягане балон

Методът се основава на факта, че когато налягането вътре в балона ще растат, докато до определена граница налягане е пропорционално на повърхностното напрежение на течността. По това време, балонът се откъсва от върха на капиляра, свързани с повърхността на течността и налягането във флакона пада до нула. Многократното инжектиране на въздух във флакона с капилярна отново образува и нараства. Ако P - налягане разделяне на балона на

където К - константа в зависимост от радиуса на капиляра и не зависи от естеството на течността. Така, К може да се определи от опит с вода, повърхностното напрежение на което е известно на всеки температура (таблица. 2), или която и да е друга чиста течност с известно повърхностно напрежение.

Таблица 2. напрежение на повърхността на водата

За да се определи броят на капчици, образуван от стрийминг определен обем течност използвани stalagmometry (фиг. 4).

Това е стъклена тръба с разширяването на средата,

завършващ капилярна. Понякога тръба има хоризонтален участък

(Вж. Фиг. 4), в която тънък капилярна спойка да се забави изтичане на течност

кости. Над и под разширяване прилага етикети ограничаващи V.

За изчисляване на броя на капки се определя п 0 и п. тази форма

съответно стандарт течност (обикновено

дестилирана вода) и учи при течна

теч от горния до долния марката.

Фиг. 4. stalagmometry

схематично на фиг. 5. Измерванията са направени

следва. 1. Затворете крана на чешмата е отворен 2 леко сгъстяване

3. вентилатор вентил 2 и след това затворен.

Повдигане клетки (чаша) се потапя 4.

stalagmometry върха тестови течност

(Кювет трябва да бъдат попълнени

Леко отворена клапа 1. бавно смуче

течност в stalagmometry. След като менискуса

Фиг. 5. Stalagmometricheskaya

пресичат горния етикет, затворени са незабавно

не по-ниски в клетката. трябва

изчака известно време, докато не се колебайте увеличение на нивото на течността

stalagmometry, в противен случай ще получите въздух в нея. Когато менискусът спира клетъчното

спуска върху масата. Течност започва да тече бавно на капки от

stalagmometry. Устройството е свързан с атмосферата през много тънък капилярна 5,

Повърхностно напрежение се изчислява чрез формула (9). стойност 0

при температурата на изпитването се взема от директория се изчислява с помощта на формулата

където 0 - повърхностното напрежение на водата при температура от 293 K (72.75 милиНютона / т);

- температурен коефициент на повърхностното напрежение (за вода

= -0.15 милиНютона / m К). Съотношението на 0 за използване в разредения

Повърхностно активни вещества с решения могат да се приравняват към единство.

Данните от таблица също допринасят за вода (C = 0).

При този метод се използва устройството, показано на фиг. 5.

За да се определи теглото на запълване единствена капка stalagmometry разследван

течност над горната марка; след нивото на течността пада до горната маркировка, започнете преброяване капки и да го завърши след преминаването на нивото течност по-ниска степен. Експерименталните данни са вписани в Таблица 5.

Таблица 5. Определяне на броя на течни капчици, произтичащи от stalagmometry