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液体表面张力测量实验技巧详解液体表面张力是指液体表面的分子与周围分子相互作用引起的力量，它决定了液体在封闭容器中能否形成凸 meniscus，以及液体抵抗外界力量的能力。
测量液体表面张力非常重要，尤其在物理、化学、生物学等领域中。
本文将详细介绍液体表面张力实验的技巧，帮助读者更好地理解和实施。
1. 实验原理液体表面张力实验基于测量液滴的形状和尺寸来确定液体表面张力的大小。
当液滴形成时，表面张力会使得液滴变成一个封闭形式，而重力则试图使其变得扁平。
通过测量液滴的直径和高度，可以计算出液体的表面张力。
2. 实验装置与材料在进行液体表面张力实验时，我们需要准备以下装置和材料：- 玻璃注射器：用于装载液滴，并控制滴注速度；- 显微镜：用于观察液滴的形态和尺寸；- 千分尺：用于测量液滴的直径；- 量筒和容纳器：用于准确计量液体；- 夹子：用于固定容纳器；- 实验室台面或平台：用于稳定实验装置。
3. 测量过程a. 准备工作首先，我们需要选择适当的液体进行实验。
常用的液体有水、酒精、甘油等。
然后，用量筒或容纳器准确测量所需液体的体积，并倒入玻璃注射器中。
b. 液滴形成将玻璃注射器贴近实验室台面或平台，并将液体缓慢滴注至台面上，使液体形成一个小液滴悬于玻璃注射器尖端。
要注意滴注速度的控制，过快或过慢都会影响液滴形成和形态的稳定。
c. 形态观察与测量将显微镜与液滴保持适当距离，以便观察到液滴的形状和细节。
同时，用千分尺测量液滴直径的最大和最小值，并记录下来。
为了提高精确度，可以多次重复测量，并取平均值。
d. 计算液体表面张力根据测量得到的液滴直径和平均值，可以使用杨氏方程来计算液体的表面张力。
杨氏方程为T = (4γd)/D，其中T为表面张力，γ为液滴接触角余弦，d为液滴直径，D为液滴高度。
通过代入数值，就可以得到液体的表面张力值。
4. 实验注意事项在进行液体表面张力实验时，需要注意以下几点：- 液滴形成时要保持稳定，避免扰动和震动；- 控制滴注速度，过快或过慢都会影响实验结果；- 测量实验数据时要尽量避免人为误差，多次测量并取平均值以提高准确度；- 注意实验安全，避免误伤和液体溅出。
测定表面张力的方法一、引言表面张力是物体表面上分子间相互作用力的一种体现，是液体表面分子所受到的内聚力的结果。
测定表面张力的方法有多种，本文将介绍其中的几种常见方法。
二、测定方法1. 悬滴法悬滴法是最常见的测定表面张力的方法之一。
首先，将待测液体滴在一根细管或毛细管的顶端，使其形成一个悬滴。
然后，通过调整悬滴的大小和重力平衡，可以测量得到悬滴的直径和长度。
根据悬滴的形状和重力平衡条件，可以计算出液体的表面张力。
2. 静水压法静水压法是一种间接测定表面张力的方法。
首先，将待测液体注入一个垂直装置的细管中，使其形成一定高度的柱状液体。
然后，通过测量液柱的高度和液体的密度，可以计算出液体的表面张力。
3. 振荡法振荡法是一种利用振荡频率来间接测定表面张力的方法。
在实验中，将一根细线或细棒放在液体表面上，然后施加一个小的外力使其振动。
通过测量振动的频率和细线或细棒的质量，可以计算出液体的表面张力。
4. 粘度法粘度法是一种利用液体的粘度来测定表面张力的方法。
在实验中，将待测液体注入一个粘度计中，通过测量液体在粘度计中的流动速度和粘度计的尺寸，可以计算出液体的表面张力。
5. 破裂法破裂法是一种直接测定表面张力的方法。
在实验中，将待测液体注入一个特殊的装置中，通过增加液体的体积，最终使液体破裂。
根据液体的破裂高度和装置的几何参数，可以计算出液体的表面张力。
三、实验注意事项1. 实验环境应保持清洁，避免灰尘和杂质对实验结果的影响。
2. 实验装置应精确校准，以确保测量结果的准确性和可靠性。
3. 实验过程中应注意安全，避免液体的溅出和烫伤等意外情况的发生。
4. 不同的测定方法适用于不同类型的液体，选择合适的方法进行测定。
四、应用领域测定表面张力的方法在许多领域都有广泛的应用。
例如，在材料科学中，测定表面张力可以帮助研究材料的润湿性和涂覆性能；在生物医学领域，测定表面张力可以用于研究细胞和组织的表面特性；在化学工程中，测定表面张力可以用于优化某些化学反应的条件等。
物理实验技术中的液体表面张力测量方法液体表面张力测量方法在物理实验技术中占据着重要的地位。
液体表面张力是指液体表面上分子间相互吸引力形成的一种现象，其大小决定了液体的各种性质。
本文将探讨几种常见的液体表面张力测量方法。
一、测定静力法测定静力法是最常见的液体表面张力测量方法之一。
这种方法利用测力计测量液体表面张力所产生的静力大小。
实验时，先将一块平整、透明的玻璃片浸入待测液体中，使液体完全覆盖玻璃片表面，然后将玻璃片从液体中抬起，此时液体表面张力将使玻璃片产生一个垂直于玻璃片表面的力，通过测力计便可测量出这个力的大小，从而得到液体的表面张力。
然而，测定静力法有一定的局限性。
首先，它要求液体表面张力必须能够将整个玻璃片覆盖，所以只适用于表面张力较大的液体。
其次，由于液体的粘附性和表面张力的影响，在实验时需要特别小心，以保证测量结果的准确性。
二、泡法测量泡法测量是另一种常见的液体表面张力测量方法。
这种方法是通过生成液体薄膜或泡沫来测量表面张力。
实验时，将液体导入一根细管中，然后将管的一端封闭，使液体在管内形成一条薄膜。
通过测量液体的质量和薄膜的长度，可以计算出液体的表面张力。
泡法测量方法相对简单直观，适用范围广。
但是，它也有一些局限性。
首先，由于薄膜容易破裂，实验需要在较为恒定的条件下进行。
其次，由于液体薄膜的形成过程中存在一些不确定性，所以存在一定的误差。
三、悬滴法悬滴法是一种通过悬浮液体滴形态来测量表面张力的方法。
实验时，将待测液体通过滴管滴入某种悬浮液体中，由于液体表面张力的影响，滴下的液滴会呈现出不同的形状，如球形、扁平形等。
通过测量液滴的形状参数，可以计算出液体的表面张力。
悬滴法是一种较为精确的液体表面张力测量方法，但其过程较为复杂。
在实验过程中，需要控制好滴液的滴数和滴速，以及精确测量滴度，以确保测量结果的准确性。
总结起来，液体表面张力测量方法是物理实验技术中的重要内容之一。
实验人员可以根据实际情况选择不同的方法进行测量。
物理实验技术使用中的液体表面张力测量方法液体表面张力是物理实验中经常涉及的一个参数，它用于描述液体分子间所存在的相互作用力。
液体表面张力的测量方法有很多种，下面将介绍其中几种常见的方法。
一、测量液体表面张力的静态方法1. 悬滴法：这是一种最常见的测量液体表面张力的方法。
它的原理是利用重力对悬挂在管道或管道末端的液滴产生的形变进行测量。
通过测量液滴形变的大小，就可以得到液体的表面张力值。
2. 杜瓦细管法：这种方法是利用毛细现象测量液体的表面张力。
原理是将一个细管插入待测液体中，液体会上升到管内形成液柱，液柱高度与液体的表面张力有关。
通过测量液柱的高度和细管的半径，就可以计算出液体的表面张力。
3. 包水法：这种方法是利用包覆在半球形铜圆盘上的液膜表面积与液体的表面张力之间的关系进行测量。
通过测量液膜的表面积和液体的密度，就可以计算出液体的表面张力。
二、测量液体表面张力的动态方法1. 悬链法：这是一种利用悬挂链条受到液体表面张力作用形成的链条弧度来测量液体表面张力的方法。
通过测量链条的弧度和链长，就可以得到液体的表面张力值。
2. 细管法：这种方法是利用液体在细管内上升高度与液体表面张力成正比的关系来测量液体表面张力。
通过测量液体在细管内的上升高度和细管的内径，就可以计算出液体的表面张力。
3. 振荡法：这种方法是利用液体在封闭容器内产生振荡的频率与液体表面张力成反比的关系来测量液体表面张力。
通过测量振荡的频率和容器的几何参数，就可以计算出液体的表面张力。
总之，液体表面张力测量技术在物理实验中有着广泛的应用。
不同的测量方法适用于不同的实验需求，选择合适的方法可以准确测量液体的表面张力。
希望本文介绍的几种方法能够为科研工作者提供一些参考和帮助。
实验中如何测量液体的表面张力表面张力是液体表面上的分子间相互作用力所产生的一种特性。
在实验中，测量液体的表面张力可以帮助我们了解液体的性质以及分子间的相互作用。
本文将介绍几种常见的实验方法，旨在帮助读者了解实验中如何准确测量液体的表面张力。
一、杯垫法（Drop Weight Method）杯垫法是一种简单而常见的实验方法，用于测量液体的表面张力。
实验步骤如下：1. 准备一个平坦的表面，如一张白纸。
2. 将测量液体倒入一个小杯子中，待液体静置一段时间使其达到平衡状态。
3. 将一张玻璃片轻轻地浸入液体中，确保玻璃片在液体表面上形成一个完整的液体膜。
4. 缓慢地将玻璃片抬出液体，同时观察液体膜上的拖尾。
5. 使用天平测量并记录玻璃片上残余液体的重量。
6. 利用天平测量玻璃片完全浸湿液体的重量。
7. 计算液体的表面张力，公式为：表面张力 = 残余液体的重量 ÷玻璃片完全浸湿液体的重量。
杯垫法的优点是简单易行，并且不需要任何特殊的设备，因此在实验室和教学中广泛应用。
二、浮力法（Wilhelmy Method）浮力法是一种基于液体表面张力的浸润力测量方法。
实验步骤如下：1. 准备一根细且绝缘的平行丝，并将其固定在一个支架上。
2. 用放射状液体弧度刷将测量液体均匀地涂在细丝的表面上。
3. 将细丝缓慢地浸入液体中，同时观察液体升高或降低细丝的长度变化。
4. 用显微镜测量并记录液体升高或降低细丝的长度。
5. 根据液体的密度、重力加速度等参数，计算液体的表面张力。
浮力法能够较精确地测量表面张力，但需要较复杂的实验设备和测量方法，适合于专业实验室研究和深入研究液体性质的实验。
三、静滴法（Stalagmometer Method）静滴法是一种简便的测量液体表面张力的方法。
实验步骤如下：1. 准备一个带有细孔的滴液器，并放于支架上。
2. 倒入一定量的测量液体，待液体静置一段时间使其达到平衡状态。
3. 观察并记录液体从滴液器细孔中滴出的滴数与时间。
物理实验中液体表面张力的测量与实验方法物理实验中，液体表面张力是一个重要的物理量，它描述了液体界面所表现出来的力的性质。
测量液体表面张力是为了研究液体的性质以及相关现象，而实验方法对于准确测量和分析表面张力起着至关重要的作用。
本文将介绍液体表面张力的测量原理，并详细介绍两种实验方法：测量过滤纸法和测量负重法。
一、测量原理液体表面张力可通过实验测量其对一个边界线的作用力来确定，常用的测量方法包括过滤纸法和负重法。
液体表面张力与液体种类、温度、浓度等因素有关，通常用单位长度的力来表示。
二、过滤纸法过滤纸法是测量液体表面张力最简便的方法之一。
实验中，我们需要准备一张干净的滤纸，并将其沿水平面水平伸展，使其两端在实验容器里面吸水。
液体表面张力会使容器内的液体上升，同时也将滤纸抬高。
通过测量液体上升的高度，我们可以计算出液体的表面张力。
具体实验步骤如下：1. 准备实验容器和滤纸：选择一个适当大小的容器，将不同液体倒入容器中，确保液面平整。
在容器内部倒入足够多的液体，使其刚好能够吸湿滤纸。
2. 浸湿滤纸：将滤纸完全浸湿，然后轻轻挤压滤纸，将其中的多余液体挤出。
3. 将滤纸平铺在容器内沿水平方向伸展，使其两端在液体中。
4. 观察液体上升高度：通过放大镜或其他工具观察滤纸边界线形状的变化，在液面上升到达稳定状态后，使用尺子测量液面的高度差。
5. 数据分析：根据测得的液体上升高度差，带入相关公式计算液体的表面张力值。
三、负重法负重法是一种较为精确的测量液体表面张力的实验方法。
实验中，我们需要利用平衡条件对液体表面张力施加一个重力平衡。
具体实验步骤如下：1. 准备实验装置：取一根细丝或针，用细丝制作一个小圈，将小圈的直径调整至恰好能够浸入液体中。
将小圈系在天平上。
2. 浸入液体中：将小圈缓慢地浸入液体中，并等待液体完全浸湿圈的表面。
确保小圈平行于液体表面，并且将液体上升的高度进行测量。
3. 测量液体上升位移：使用尺子或其他测量工具测量液体上升的高度，记为h。
第27卷 第1期2006年1月 仪 器 仪 表 学 报Chinese Jo ur nal o f Scientific I nstr umentV ol.27N o.1Ja n.2006基于新方法的液体表面张力快速测定仪的研究李大勇 石德全(哈尔滨理工大学 哈尔滨 150080)摘要 提出了一种快速测定液体表面张力的新方法,该方法的基本原理是在固定时间内向被测液体吹气,通过测定所形成气泡的个数、气泡内压力变化及液体温度来计算表面张力。
基于新方法的液体表面张力快速测定仪由单片机数据采集单元、自动探头及驱动单元三大部分构成,全部测试过程可在5s中内完成,且可得到满意的测试结果。
关键词 表面张力 新方法 快速检测仪中图分类号 T G113.23 文献标识码 A 国家标准学科分类代码 430.25Development of a Liquid Surface Tension Tester Based on the New PrincipleLi Day ong Shi Dequan(H ar bin U niver sity of S cience and T echnology,H ar bin150080,China)Abstract A new met hod f or f ast t esting liquid surface t ension is advanced.T he principle of t he met hod is calculating liquid surface tension according to t he pressure diff erence in a bubble and t he number of bubbles which are blown int o liquid within f ixed period.T he liquid surface t ension t est er based on the new method consist s of a single chip microcomput er,an automatic det ect or and a driving unit.Wit h t he new tester,t he test ing process can be finished in5s and t he test ing results are sat isf actory.Key words Surf ace t ension N ew met hod Speedy t est er1 引 言表面张力是液体的重要性质,在常温液体体系中,用它确定表面活性并计算表面活性剂在溶液表面的吸附量,并有助于研究活性剂在界面过程中所起作用的机理。
测量液体的表面张力水滴在叶片上形成圆球状，蜘蛛网上能稳定穿过水滴的原因是由于液体的表面张力作用。
表面张力，即液体表面上的分子之间的相互作用力，是液体分子间的相互吸引力所产生的结果。
准确测量液体的表面张力对于理解液体行为和许多应用领域都至关重要。
本文将介绍一些常用的测量表面张力的方法和技术。
1. 垂直平衡法垂直平衡法是一种传统而常用的方法来测量液体的表面张力。
其基本原理是通过测量液体在一个环形或者矩形槽中的静态最小曲面面积来确定液体的表面张力。
在一个垂直的支架上，悬挂一个环形或者矩形的槽，然后往槽里注入待测液体直至溢出，通过调整槽的半径或者宽度，使液体形成一个静态的最小曲面。
通过测量槽的几何参数以及液体的密度和重力加速度，可以计算出液体的表面张力。
2. 悬银法悬银法是一种基于压强差测量液体表面张力的方法。
其基本原理是利用压强差与表面张力之间的关系进行测量。
实验中，将一枚银片悬挂在液面上，通过测量液面下方和上方的压强差，可以计算出液体的表面张力。
这种方法对于粘度较大的液体和气液界面的表面张力测量较为有效。
3. 巴班法巴班法也是一种常用的测量液体表面张力的方法。
它通过测量液体膜的破裂压力来计算液体的表面张力。
实验中，将待测液体注入一个环状槽中，然后通过改变气体的压强来逐渐增加液体膜的面积，当液体膜破裂时测量气体的压强，最终可以计算出液体的表面张力。
巴班法对于粘度较小的液体和薄膜的表面张力测量较为有效。
4. 悬滴法悬滴法是一种基于液滴形状和重力平衡的方法来测量液体表面张力。
实验中，将待测液体从毛细玻璃管中滴下，使其形成一个悬挂的液滴，通过测量液滴的形状参数（如直径和接触角）以及重力的作用力，可以计算出液体的表面张力。
这种方法对于小滴直径和低粘度的液体表面张力测量较为适用。
总结：测量液体的表面张力是一个复杂而重要的课题，常用的测量方法包括垂直平衡法、悬银法、巴班法和悬滴法等。
根据不同的液体性质和实验条件，选择适当的方法进行测量可以得到准确可靠的结果。
液体表面张力系数的测量实验步骤嗨，小伙伴们！今天咱们就来好好捣鼓一下这个超级有趣的液体表面张力系数的测量实验。
这就像是一场探索液体微观世界奥秘的奇妙之旅呢！一、实验器材准备咱们得先把家伙事儿都找齐咯。
首先，要有一个表面张力仪，这可是咱们的主力军啊。
它就像是一个能看穿液体表面秘密的小侦探一样。
然后呢，还得有不同的液体，就像水啊、酒精之类的。
这些液体就像是一个个等待被解开密码的小宝藏。
当然，不能少了测量工具，像游标卡尺，用来测量相关物件的尺寸，这游标卡尺就像是一个超级精确的小尺子，一丝一毫都不放过。
还有砝码，砝码那可是有分量的家伙，它们在这个实验里就像是一个个小砝码士兵，用来改变拉力的大小呢。
二、仪器的调试把表面张力仪放在一个平稳的桌面上，这就好比给咱们的小侦探找了个安稳的家。
然后呢，仔细检查仪器的各个部件是不是都完好无损。
这就像检查一个即将出征的战士的装备一样，可不能有一点马虎。
看看金属丝环有没有变形，如果变形了，那这个实验可就像是在歪歪扭扭的路上开车，准得出岔子。
调整仪器的水平，怎么调整呢？就好像你在调整跷跷板一样，让两边都平平稳稳的。
这时候，心里可得有点小激动，因为马上就要和神秘的液体表面张力来一场亲密接触啦。
三、测量液体表面张力1. 先把要测量的液体，比如说水，小心翼翼地倒入一个干净的容器里。
这容器得像一个小泳池一样，能让液体舒舒服服地待在里面。
把容器放在表面张力仪的平台上，就像是把小泳池放在舞台的正中央。
2. 接下来，用镊子轻轻地把金属丝环浸入到液体中。
这个过程得慢一点，就像你在轻轻地抚摸一只小猫咪一样。
当金属丝环完全浸入液体后，再慢慢地往上提。
这时候，你会感觉到一种小小的阻力，就像有一双无形的小手在拉着金属丝环，不让它轻易离开。
这双小手就是液体的表面张力啦。
这感觉是不是很奇妙呢？就好像你发现了一个隐藏在液体里的小魔法。
3. 在提拉金属丝环的过程中，要同时观察表面张力仪上的读数。
这个读数就像是一个小密码，它会告诉我们液体表面张力的大小呢。
液体表面张力系数测定液体表面张力系数是描述液体分子之间相互作用强度的物理量，也是评价液体表面性质的重要参数。
在实验室中，常采用不同方法对液体表面张力系数进行测定。
本文将介绍几种常用的测定方法和实验步骤，以及一些注意事项。
1. 原理液体表面张力系数是液体表面单位长度的表面能，通常用符号 $\\gamma$ 表示。
在液体表面张力作用下，液体表面形成一个具有弹性的薄膜，趋向减小其表面积。
表面张力系数的测定可以了解液体分子之间的相互作用程度和表面性质。
2. 测定方法2.1. 动态方法动态方法是通过测定液体在不同外界条件下的动力学行为来确定表面张力系数。
常用的动态方法包括颤动法、旋转法和挂滴法等。
2.2. 静态方法静态方法是通过测定液体在平衡状态下的力学行为来确定表面张力系数。
常用的静态方法包括测量法、悬浮法和蒸发法等。
3. 实验步骤3.1. 颤动法测定1.准备一定容量的实验液体和振荡器。
2.将实验液体倒入振荡器，使液体表面光滑平整。
3.开启振荡器，记录液体的振荡频率和振幅。
4.根据实验结果计算表面张力系数。
3.2. 挂滴法测定1.准备一定容量的实验液体和测量仪器。
2.将液体滴在指定的位置，并记录滴下液滴的时间。
3.根据液滴的时间和液体的密度计算表面张力系数。
4. 注意事项1.实验环境应保持稳定，避免外界因素干扰。
2.操作仪器时应注意安全，避免液体溅出或器具损坏。
3.在测定过程中，应根据实际情况采取相应的校正方法，确保实验结果的准确性。
5. 结论通过以上实验方法的测定，我们可以得到液体表面张力系数的定量值，进一步了解液体的特性和表面性质。
液体表面张力系数的测定对于科研和实际应用具有重要意义，有助于推动液体力学研究的发展。
以上就是液体表面张力系数测定的相关内容，希望对您有所帮助。
常温液体表面张力快速测定
吴易伟
(株洲九方装备股份有限公司,湖南株洲430200)
摘要:基于一种测试方法 气泡幅频当量法 ,讨论了一种常温液体表面张力快速检测系统。
通过不同的数据来体现各种因素对此实验的影响。
经实验证明,该装置具有分辨率高、测试速度快、测试精度高、操作方便、工作稳定等特点,配以实用的数学模型后,就可以快速完成对常温液体表面张力的测定。
关键词:表面张力;气泡幅频当量法;快速检测收稿日期:2010 08 16
作者简介:吴易伟(1981 ),男,湖南常德人,助理工程师,主要从事机械制造工艺与设备方面的研究。
中图分类号:T P216 文献标识码:A 文章编号:1674 9944(2010)09 0164 02
1 引言
表面张力是常温的基本物理属性,在许多方面反
映了常温液体的性质,研究常温液体的表面张力快速检测方法,对于人们日常的生产生活有重要的意义[1~4]。
迅速地检测出常温液体的表面张力及其变化,可以快速地得出液体情况,例如牛奶是否变质等。
液体表面张力检测正在引起人们的重视,经过科研工作者多年研究与实践,检测方法较为完善并为人们所掌握。
但随着科学技术的不断进步,对各类材料的性能提出了更高的要求,同时也为研究和开发先进实用的材料质量监测手段提供了必要的手段。
2 气泡幅频当量法
2.1 气泡幅频当量法的原理
以往的表面张力测定方法所用设备相对复杂,
且有操作烦琐等缺点,在最大气泡压力法[5]
的基础
上提出的 气泡幅频当量法 [6]
,其基本思想就是变静力学测试为动力学测试,将缓慢吹气变为每秒钟吹5~6个气泡,同时不再测量泡内最大绝对压力,而改为测量气泡内相对气压差和每秒内产生气泡个数。
该方法用气泡压力变化幅值 P 、气泡个数N 和毛细管管径 x 与标准管径 0之差3个参数经数学模型计算后得到幅频当量,其数值的大小即表征了液体表面张力的大小,
称为当量表面张力。
图1 气泡幅频当量法测定表面张力原理图
2.2 气泡幅频当量法中的参数关系
由公式P =P 0+2
r
+ gh 可以看出,气泡由内
压力在插入深度h 和毛细管内径不变的情况下,只随2 /r 而变化。
因此在冒泡速度较慢的情况下,对同一液体,随着气泡在毛细管端口周期地形成,毛细管内压力P 随时间的变化如图1曲线1所示(为定值),为一等幅振荡曲线,其振幅 P 1与2 /r 有关。
增大气流量使冒泡速度增加,但使波动幅度减小,其值在0~a (2 /r )之间变化(a 为与气流量有关的系数)。
选定一个毛细管,用它向某一液体吹气,如将其出气速度固定,当毛细管吹气过程中插入深度发生变化时,记录的毛细管内压力变化如图1曲线2所示。
从图中可以看出,当毛细管插入深度由h 2减为h 3时,对应的气泡压力起始值也相应的由P 2减为P 3,其数值与公式中 ghi 相关。
同时气泡生成的周期T 和气泡内压力变化幅值P 也将发生变化,其变化规律是,随插入深度减小,P 减小,T 减小,但用P 和T 二参数适当处理所形成的当量(a T +P b )却保持恒定。
考虑到毛细管管径对气泡内压力幅值的影响,幅频当量即当量表面张力可用下式求得:
e =[a T + P b c | 0- x |].式中a 、b 、c 为修正系数,T 为气泡生成的周期, P 为气泡内压力变化幅值, 0为毛细管标准管径, x 为测量用毛细管管径。
该值只与被测液体本身性质有关,而与毛细管插入深度无关,避免了最大气泡压力法对插入深度稳定性的苛刻要求。
由于当毛细管内径2mm 左右时,气泡内压力变化仍可出现等幅振荡的特征,这又为制造内径相等的毛细管提供了极大的方便。
为进一步提高测试的精度,减小误差,可以将深度固定,并同时计下在测试时间内形成的气泡个数N 和泡压幅值 P 。
在气流量一定的条件下,气泡个数越多,说明气泡逸出所受到的阻力(2 /r )越小。
即 P 越小。
通过大量记录 P 和N
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2010年9月 Journal of Green Science and Technolog y 第9期
的数值,经过数据处理,即可计算出表面张力的大小,这就是气泡幅频当量法。
3 表面张力快速测试试验
3.1 试验步骤
利用以 气泡幅频当量法 为理论依据研制出的简易常温液体表面张力快速测试装置,在室温下对水、酒精、肥皂水等常温液体进行了大量的模拟试验,试验步骤如下。
(1)将常温液体到入一尺寸合适的容器中(如烧杯等)。
(2)打开总电源和气泵电源,并将气路切换到测管径状态。
(3)装上探头(应注意不要漏气),按下自测键,从显示器上读出管径的大小。
(4)将气路切换到测表面张力状态,按下测试键。
(5)将探头缓缓插入液体,当听到蜂鸣器发声时保持探头静止不动。
蜂鸣器停止发声后将探头从液体中取出。
更换探头或液体,重复上述实验步骤。
在实验室条件下,对几种不同常温液体(水、油、肥皂水)分别做了实验。
3.2 试验结果分析
在常温条件下进行了表面张力测试实验。
测试时所用的毛细管内径约为1.7~2.5m m。
利用仪器自检功能检测毛细管内径,利用测试功能测定固定时间内所吹气泡个数N以及气泡内最大压差平均值 P,重复性较好。
在采用同一内径的毛细管测量不同的液体时,液体表面张力越大,气泡幅值 P 越大,气泡个数N值越小;当使用不同毛细管内径的探头时, P值和N值也随之改变。
因此,为了适用不同内径毛细管测量,需要在模型中加入修正项,其当量表面张力可用下面公式计算测量: e=[a T+ P b c | 0- x|].
式中a、b、c为修正系数,T为气泡生成的周期, P 为气泡内压力变化幅值, 0为毛细管标准管径, x 为测量用毛细管管径。
利用简易装置,通过对几种常温液体表面张力进行的模拟实验,实验数据表明在规定的条件下,气泡压力曲线确实是一条等幅振荡曲线。
通过反复模拟实验,得出如下结论。
(1)须对气泡逸出的速度进行控制。
速度太快影响精度,太慢影响测试速度。
因此进气量的大小即进气阀的开启程度必须选择合适,经细心调节到适宜的速度后固定下来,否则将严重影响测试结果。
(2)在进气量大小一定的情况下,表面张力不同的介质泡压振幅有差别,其气泡个数也不一样,测试在同一管径、同一进气量、同一室温下进行。
表面张力越大,其气泡压力振幅越大。
表面张力稍有变化,就可以在振幅上和个数上反映出来。
这说明用压力振幅历来表征表面张力的方法具有较高的分辨率。
(3)气源压力的大小以及毛细管插入液体的深度变化不大时,其对达到平衡时的等幅振荡幅值的大小影响很小。
(4)毛细管内径的大小对于出现等幅震荡特征的影响并不很大,即便有影响,也可以识别出来作为修正参数,这一点可为制造毛细管提供方便。
另外,必须保证气体管路的顺畅和气密性,测试结果才比较可靠。
(5)为提高测试精度,必须测出或固定h值。
本测试系统有较高的分辨率,具有较好的重复性。
在实验室条件下,通过该系统对水、水玻璃等常温液体的表面张力进行测试,得出小表面张力的常温液体当量表面张力计算模型为:
e=11.745 N+0.4625 P+0.241 x -23.959.
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吴易伟:常温液体表面张力快速测定 工程技术。
