表面张力测定方法的现状与进展_奚新国
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表面张力实验再创新表面张力是液体表面发生的一种特殊现象,它使液面保持平整,呈现出一层类似薄膜的现象。
表面张力广泛应用于科学实验和工业生产中,因此不断创新这一实验具有重要意义。
本文将从实验方法、实验器材和应用领域等方面介绍表面张力实验的创新。
首先,为了创新表面张力实验,我们可以从实验方法的角度入手。
传统的表面张力实验一般采用浸渍法或悬滴法。
浸渍法即将液体吸附于固体材料上,通过浸渍深度的变化来测量表面张力。
悬滴法则是将液体悬在一定高度后自由落下,利用液滴形状和自由落体加速度来测量表面张力。
然而,这两种方法存在一些局限性,例如实验结果易受到环境因素干扰、操作复杂或者测量误差较大等。
为了创新表面张力实验,可以引入新的方法。
例如,利用光学技术可以实现非接触式的测量,如利用干涉仪或激光技术来研究液面形态变化。
另外,通过高速相机和图像处理技术可以实时观察液滴的形状变化和运动轨迹,从而更加精确地测量表面张力。
其次,实验器材的创新也能够提高表面张力实验的准确性和可靠性。
常用的表面张力实验器材包括测量仪器、固体材料和液体样品等。
传统的实验仪器如浸渍管、天平和显微镜等已经能够满足一般实验需求,但在创新表面张力实验中可以引入新型仪器,如纳米显微镜和原子力显微镜等。
这些仪器不仅能够提供更高的分辨率和更精确的测量结果,还可以研究纳米尺度下的表面张力现象。
另外,选择合适的固体材料也对实验结果的准确性至关重要。
新型的固体材料,如表面处理过的玻璃或金属材料,能够降低固体与液体之间的界面张力,提高实验的稳定性和可靠性。
此外,不同的液体样品也可以用于不同的表面张力实验,如水、油溶液和聚合物等。
因此,选择合适的液体样品也是创新表面张力实验的一个重要方面。
最后,表面张力实验的创新应用也是一个重要的方向。
表面张力广泛应用于多个领域,如生物医学、材料科学和食品工业等。
例如,在生物医学领域,表面张力实验可以用来研究细胞膜的物理性质,如血红蛋白膜的张力、磷脂双分子层的稳定性等。
液体表面张力的测量技术与应用研究引言:液体表面张力是描述液体表面上分子间相互作用力的物理量。
它在许多领域有着重要的应用,如表面活性剂研究、液滴形状控制、细胞与生物界面研究等。
本文将介绍液体表面张力的测量技术以及其在实际应用中的研究进展。
第一部分:测量技术1. 平衡法平衡法是一种常见的测量液体表面张力的方法。
其基本原理是在一个封闭的容器中,在液体表面形成一个曲面,使得曲面上的压强平衡于外界的压强。
通过测量容器内所需多少压力才能使曲面平衡,就可以计算出液体表面张力的大小。
常用的平衡法有杜瓦尔法、戈巴涅夫法等。
2. 悬滴法悬滴法是一种用于测量液体表面张力的简便而直观的方法。
在这种方法中,通过计算悬挂在一根细丝或毛细管上的液滴的形状和重力平衡条件,来确定液体表面张力的大小。
这个方法常用于测量清洁液体的表面张力,如水、酒精等。
3. 动态方法动态方法是一种通过观察液体膜或液滴在平台上的运动,来测量其表面张力的方法。
这种方法可以测量多种液体的表面张力,并且对于表面活性剂溶液等复杂液体也有较好的适应性。
常见的动态方法有Wilhelmy板法、旋转滴秤法等。
第二部分:应用研究1. 表面活性剂研究表面活性剂是一类在液体表面上形成吸附层的化学物质,其表面张力对于其应用性能至关重要。
通过研究不同表面活性剂的界面张力,可以优化其配方,改善其乳化、起泡和润湿性能。
2. 液滴形状控制液滴的形状受到表面张力和重力的影响,因此通过测量液体的表面张力可以实现对液滴形状的控制。
在微流控技术、生物传感器设计等领域都有液滴形状控制的需求,因此液体表面张力的测量研究对于这些领域具有重要意义。
3. 细胞与生物界面研究生物界面的特性对于生物体的功能和生理过程有着重要影响,而液体表面张力是描述生物界面特性的重要参数。
通过研究生物体中的液体表面张力变化,可以更好地理解细胞的结构和功能,为疾病治疗和药物研发提供依据。
结论:液体表面张力的测量技术与应用研究在多个领域都具有重要意义。
液体表面张力测定方法的研究进展摘要:表面张力是影响多相体系的相间传质和反应的关键因素之一, 是重要的液体物理性质。
本文着重介绍了几种液体表面张力的测定方法(包括毛细管上升法、Wilhelmy盘法、悬滴法、滴体积法、最大气泡压力法), 包括这几种方法的测定原理、优缺点及改进方法, 特别指出了宽温度和压力范围的表面张力测定存在的问题, 实验方法的选择及表面张力测定方法的发展趋势。
关键词:表面张力;毛细管上升法;差分;Wilhelmy盘法;悬滴法;滴体积;最大气泡压力法在液体的表面以下厚度约为分子半径作用的区间称为表面层。
表面层分子比液体内部分子具有较大的位能。
在表面层内分子的内能称为液体的表面能。
按照能量最小原理,液体分子有尽量挤入液体内部的趋势,以使液面缩小从而减小系统位能。
由于液面的收缩倾向造成的沿着液面切向的收缩张力称为表面张力。
表面张力系数是表征液体性质的一个参数,在表面物理、表面化学、医学等领域中具有重要的意义。
影响液体表面张力系数的因素很多,主要有:(1)与液面的性质有关;(2)与液体的温度有关而与液面面积无关;(3)与液面上方相邻物质的性质有关;(4)与液体中杂质的含量有关它分为静态表面张力和动态表面张力。
通常液体的表面张力, 自其液体表面形成之后, 随着时间的推移而有所变化。
在新的液体表面形成的瞬间, 经过约 1 s 以上时的表面张力, 称作静态表面张力;在 1 s 以下的表面张力称作动态表面张力。
表面张力是多相系统的重要界面性质, 对于泡沫分离、蒸馏、萃取、乳化、吸附、润湿等过程存在重要影响。
在实际生产过程中, 动态表面张力更有意义, 因为它反映出传质过程以及吸附、粘附、铺展等过程的有关信息, 这对于化工过程的设计与研究是非常有意义的。
现有的表面张力测定95%都是常压或沸点条件下进行的, 现在越来越需要考察不同温度和压力条件下表面张力的测定。
本文着重指出各种条件下表面张力的测定方法, 特别是高温高压下表面张力的测定方法。
表面张力测定实验的改进作者:辛景凡孙佩箫熊宇玲祁慧敏李圆圆来源:《赤峰学院学报·自然科学版》2021年第04期摘要:對于最大泡压法测定表面张力的实验,我们通过调整冒泡速度对其进行实验探索。
实验测试了冒泡速度分别为3,5,7,9,11s/个时,乙醇与异丙醇两种溶液在浓度为10%,20%,30%,40%,50%时表面张力的大小。
结果显示,不同浓度的乙醇与异丙醇溶液,当冒泡速度为11s/个时,这两种溶液的表面张力值最接近理论值。
因此在测定表面张力的实验时冒泡速度控制在10s/个以上,所得数据更精确。
通过初步探索为表面张力实验的教学改进提供了依据。
关键词:表面张力;冒泡速度;最大泡压法中图分类号:O647.1 文献标识码:A 文章编号:1673-260X(2021)04-0021-041 前言表面张力是液体普遍存在的一种现象,是表面层分子和内部层分子环境不同造成的[1,2]。
液面之所以会缩小是因为外层分子拉着分子向内运动,并使表面层表现出独特的性质。
一个分子从内部被拉到外层上,需要对抗这种反作用力而做功。
在其他因素都不变的状态下,用表面增加dA与比例常数(?滓)相乘称为表面功,表示为表面功的值,等同于其他因素条件不变的情况下(温度,压力等)每增加1面积时对整个体系做的功,换句话的意思是由能的增加值与增加每单位表面积时系统做的功。
外界对整个体系做的功变成了多余的自由能。
表面自由能用σ表示,单位是J/m2。
在表面上每单位长度上的力可以称为σ,这时σ叫作表面张力[3,4]。
影响表面张力的因素主要有以下几种:(1)分子间的相互作用力:纯液体或固体的表面张力取决于分子间的化学键能,一般的金属键>离子键>极性共价键>非极性化学键。
(2)温度对表面张力的影响,随着温度的升高表面张力下降。
当达到临界温度Tc时,表面张力趋于零。
(3)压力的影响,当压力增加时,气相密度增加,表面分子受力不均匀的现象略有好转,另一因素,非液非固相的物质,压力如果增加是能够促进表面吸附的,如果气相的物质溶解程度增加,会使表面张力下降。
国防科技大学学报第26卷第4期JOURNAL OF NA TIONAL UNIVERSITY OF DEFENSE TECHNOLO Y Vol.26No.42004文章编号:1001-2486(2004)04-0068-04聚碳硅烷表面张力的测定及其对纤维异形度的影响机理!薛金根,肖加余,王应德,蓝新艳(国防科技大学航天与材料工程学院,湖南长沙410073)摘要:采用改进的滴重法测定了先驱体聚碳硅烷(PCS)的表面张力,并探讨了表面张力对三叶形聚碳硅烷原丝异形度的影响机理。
通过对纤维截面形貌的扫描电镜分析,发现表面张力对三叶形PCS纤维异形截面的形成有着较大的影响,它和粘滞阻力相互竞争的共同作用决定了三叶形PCS纤维异形度的大小。
研究表明,先驱体PCS的表面张力与温度基本上呈线性关系,温度越高,PCS的表面张力就越小。
关键词:聚碳硅烷;表面张力;纤维;异形度中图分类号:TO343文献标识码:AMeasurement of the Surface Tension of Polycarbosilane and the Influence Mechanism on the Profile Degree of PCS FiberXUE Jin-gen,XIAO Jia-yu,WAN Ying-de,LAN Xin-yan(College of Aerospace and Material Engineering,National Univ.of Defense Technology,Changsha410073,China)Abstract:By the improved suspending drop instrument,the surface tension of precursor polycarbosilane(PCS)is measured besides the influence mechanism of surface tension on the profile-degree of trilobal section PCS fiber is discussed.Through research by SEM,we discovered that the surface tension influences greatly on the formation of the profile-degree of trilobal section PCS fiber,the competitive action between it and the agglutination resistance decides the size of the profile-degree of trilobal section PCS fiber.We also discovered that the relation between the surface tension of PCS and the temperature is basically linear.The higher the temperature,the smaller the surface tension of PCS.Key words:polycarbosilane;surface tension;fiber;profile-degree先驱体聚碳硅烷(Polycarbosilane,PCS)是制备SiC纤维的主要原料,它是由硅-碳-氢等元素形成的高分子量、多支链的有机硅聚合物[1]。
表面张力的测定方法医药化工学院应用化学(化妆品方向)10(2)班阮怀金1015512260摘要:在没有外力的影响或影响不大时,液体总是趋向于成为球状,可见液体总是有自动收缩而减少表面积,从而降低表面自由能的趋势。
表面张力是表面活性剂的一项重要性质,也是表面活性剂水溶液的重要特性之一。
根据表面张力的大小,可确定表面活性剂的别的表面活性,也可以了解表面活性剂在界(表)面吸附过程中所起作用的机理,因此表面张力的测定很有必要【1】。
表面张力无法直接通过热力学微分关系式从状态方程导出,精确可靠的表面张力实验数据只能通过精密测量得到。
关键词:表面张力;滴重法;毛细管上升法;最大气泡压力法;差分最大气泡压力法;Wilhelmy 盘法;环法;滴外形法;振荡射流法;旋滴法;悬滴法一、测定方法液体表面张力的测定方法分静态法和动态法。
静态法【2-3】有毛细管上升法、DuNouy吊环法、Wilhelmy盘法、旋滴法、悬滴法、滴体积法、最大气泡压力法;动态法【4-5】有旋滴法、震荡射流法和悬滴法等。
其中毛细管上升法和最大气泡压力法不能用来测液-液界面张力。
Wilhelmy 盘法,最大气泡压力法,振荡射流法可以用来测定动态表面张力。
静态法测定表面张力1、滴重法【6】1.1、基本原理滴重法也叫做滴体积法,这种反分法比较精确而且简便。
其基本原理是:自一毛细管滴头滴下液体时,液滴的大小与液体的表面张力有关,即表面张力越大,滴下的液滴也越大,二者存在关系式:W=2πRγf (1)γ=W/(2πRf} (2)式中,W为液滴的重量;R为毛细管的滴头半径,其值的大小由测量仪器决定;f为校正系数。
一般实验室中测定液滴体积更为方便,因此式(2)又可写为:γ=(Vρg/R)×(1/2πf) (3)式中,V为液滴体积;ρ为液体的密度;f为校正因子。
对于特定的测量仪器和被测液体,R和ρ是固定的,在测量过程中,只要测出数滴液体的体积, 就可计算出该液体的表面张力。
表面张力测量标准方法表面张力测量标准方法引言表面张力是液体表面不屈服于外部作用力下的抵抗能力,是液体界面现象中的重要参数之一。
准确测量表面张力有助于了解液体的特性,以及在不同应用领域中的应用。
本文将介绍一些常用的表面张力测量标准方法。
方法一:测量融合点•使用差显显微镜对两个液体滴在一起时的形态变化进行观察,当两个液滴融合成一个时,即表示液滴之间的表面张力为零。
•通过测量融合时间,可以计算出表面张力的大小。
方法二:比重法1.在一个圆筒中,加入待测液体和参考液体。
2.观察两个液体的交界面,并调整液体高度,使其达到平衡状态。
3.通过比较待测液体与参考液体的密度差异,计算出表面张力。
方法三:悬滴法1.将待测液体滴在一块平板上。
2.通过观察滴在平板上的液滴的形态,测定液滴的接触角。
3.通过接触角与表面张力之间的关系,计算出表面张力。
方法四:NPL标准法1.使用一个NPL标准样品进行实验。
2.将待测液体放置在一个表面张力计中。
3.通过比较待测液体与标准样品的表面张力值,计算出待测液体的表面张力。
方法五:破裂法1.将待测液体注入一个导管中,使其形成一定长度的液柱。
2.增加液柱的长度,直到液柱因表面张力无法继续支撑而破裂。
3.测量液柱的长度和破裂时间,通过计算可以得出表面张力。
方法六:气垫法1.将待测液体放置在一个特定形状的容器中。
2.通过向容器中注入空气,形成一个气垫。
3.测量气垫的形状变化,通过计算可以得出表面张力。
方法七:石田方法1.在一根附有标度的细管中,注入待测液体。
2.将细管中液体的一端放置在石田方法仪器上。
3.通过测量液体的升高高度,计算出表面张力。
结论以上介绍了几种常用的表面张力测量标准方法,包括测量融合点、比重法、悬滴法、NPL标准法、破裂法、气垫法和石田方法。
不同的方法适用于不同的实验条件和需求,实验者可以根据具体情况选择合适的方法进行表面张力的测量。
这些方法的应用有助于深入研究液体的界面现象,并在科学研究和工业应用中发挥重要作用。