表面張力儀測試原理
白金環(huán)法及白金板法
Ø 什么是表面張力,？
*，我們可以根據(jù)分子間的互相吸引力來解釋液體的性質(zhì),。這種分子間的吸引力就被稱之為分子內(nèi)聚力或稱范德華力。而表面張力,、界面張力以及相類似的現(xiàn)象就是用來解釋分子內(nèi)聚力的基本物理現(xiàn)象,。
具體來說，構(gòu)成液體的分子在表面上所受的力與本體內(nèi)的會不相同,。在本體內(nèi)的分子所受的力是對稱的,、平衡的。而在表面上的分子,，受本體內(nèi)分子吸引而無反向的平衡力,。這就是說，它受到的是拉入本體內(nèi)的力。也就是說,，力圖將表面積縮小,，使這種不平衡的狀態(tài)趨向平衡狀態(tài)。熱力學的說法是：要將這體系的表面能降至小,，這個力就稱為“表面張力”,，也說是單位面積上的自由能（J/m2），也就是形成或擴張單位面積的界面所需的低能量,。它的數(shù)值和表面張力（N/m）一致,。由于習慣，常用表面張力表示表面自由能,，它對液體表面的物理化學現(xiàn)象起著至關重要的作用,。在日常生活中，早晨荷葉上的露珠,、杯子中的弧形水面等均為表面張力現(xiàn)象,。
參見下圖示意
Ø 白金板法
當感測白金板浸入到被測液體后，白金板周圍就會受到表面張力的作用,，液體的表面張力會將白金板盡量地往下拉,。當液體表面張力及其他相關的力與平衡力達到均衡時，感測白金板就會停止向液體內(nèi)部浸入,。這時候,，儀器的平衡感應器就會測量浸入深度，并將它轉(zhuǎn)化為液體的表面張力值,。
具體測試過程中,，白金板法的測試步驟為：（1）將白金板浸入液體內(nèi)；（2）在浸入狀態(tài)下,，由感應器感測平衡值,；（3）將感應到的平衡值轉(zhuǎn)化為表面張力值，并顯示出來,。
參見下圖：
l硬件:
當白金板接觸到樣品液后,，樣品液的表面張力會將白金板往下拉。傳感器通過平衡器感測到這個力,，傳到CPU進行處理,，.
l軟件:
傳感器感測到的力傳到電腦CPU后，CPU通過一系列的計算,，將這個力轉(zhuǎn)化成表面張力值,。.
l顯示和輸出裝置:
電腦顯示器實時輸出表面張力值，可以將數(shù)據(jù)保存在硬盤中,，同時也可連接打印機,，可立即列印出來,。.
Ø 白金環(huán)法
由于被廣泛應用于du Nou表面張力儀，這種方法又稱為du Nouy法,，并因
之操作簡便而被廣泛使用,。白金環(huán)法這個稱法是因測試部分與液體樣品間會形成一個環(huán)形而得的。
白金環(huán)法的測量方法為：（1）將白金環(huán)輕輕地浸入液體內(nèi),；（2）將白金環(huán)慢
慢地往上提升,，即液面相對而言下降，使得白金環(huán)下面形成一個液柱,，并終與白金環(huán)分離,。白金環(huán)法就是去感測一個高值，而這個高值形成于白金環(huán)與液體樣品將離而未離時,。這個高值轉(zhuǎn)化為表面張力值的精度取決于液體的粘度,。
上面等式中的F是一個修正值，它的大小取決于環(huán)的直徑與液體的性質(zhì),。這個修正值很重要,，因為向下的力并不一直是垂直的，而且隨白金環(huán)拉起來的液體的狀況也很復雜,。
一般而言,，F值通過Zuidema & Waters等式計算得到：
a : 0.7250
b : 0.09075 m-1s2
c : 0.04534 – 1.679 r／R
r : 白金金屬絲的半徑
R : 白金環(huán)的內(nèi)徑（兩個金屬絲中心間的距離）
r : 液體的密度
Ø 白金板與白金環(huán)法的比較
  在相關測量設備研究并生產(chǎn)出來之前，用du Nouy白金環(huán)法測量表面張力已經(jīng)有40年的歷史了,。相比較而言,，Wilhelmy白金板法只有20年的歷史。但是,，現(xiàn)在越來越多的人使用白金板法來測量表面張力,。這主要是由于白金環(huán)法存在如下各種不足：l 不易測得高粘度樣品的表面張力值； 這主要是由于在白金環(huán)內(nèi)側(cè)上方受到了樣品向下的阻力較大 l 不易測得隨時間變化的表面張力值,； 這主要是因為白金環(huán)只能測得環(huán)離開液體時那個時間點的表面張力值,。 l 較難保持儀器的精度； 白金環(huán)容易變形,，它的不同大小會影響到表面張力的測量,。 ■參考數(shù)據(jù): （mN/m）
◆油漆 將粘性物質(zhì)置于環(huán)的上方，  然后進行測量 ◆含表面活性劑的溶液 表面活性劑濃度較低,，表面活性劑不停的分散,。 |
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