表界面张力测量原理及方法ppt课件

KRUSS K100表面张力仪 使用手册
目录
仪器简介 注意事项 表面张力测量 界面张力测量 接触角测量 临界胶束浓度测量
仪器简介
K100是目前应用极 广泛的表面张力仪。 其测量结果精确， 测量速度快，界面 友好，控制灵活使 用方便。 仪器可用于测量液体的表面张力；液液界面 张力；表面活性剂的临界胶束浓度；动态接 触角测量；液体和固体密度测量以及测量沉 淀速率和阻力
接触角的测量
测量原理
h
2
=
C rσ c o s θ × t 2η
式中：h为液体上升高度，C为常数，r为粉末间空隙的当量毛细管半径， 对指定的体系来说Cr为定值；σ为液体表面张力；η为液体黏度，θ为固 体对液体的接触角。 假设在均匀的玻璃钢中进行实验并且装填均匀，则上升液体的高度与 液体的质量满足如下关系式： '
将排水管放入烧杯中的 液体中点击确认。
CMC的测量
测量操作
把液体到入烧杯，清洁 测量板，把液体靠近测 量板。 按OK，K100开始测量 CMC。
测量完毕后，按以左图 标：进行CMC评估，结 论在Result中显示。
沉降分析
测量操作
参数设置与前项类似，只要输入文件名/样 品名，其余参数默认。主要注意Procedure 参数中Immersion Depth浸入深度不要太大， 以免损伤天平。
界面张力的测量
测量操作
清洁测量环，移开轻相，把重相倒入烧杯，把环 固定在天平上，把液体靠近测量环。 按OK键继续，K100动作完成后，出现如下提示：
把轻相倒到重相上，按OK键继续，K100 开始测量界面张力。结论在Result中显示。
接触角的测量
测量原理
如右图毛细管插入到液体中，会产生一个附 加压力F1，在附加压力的作用下，液体在毛 细管中上升。 由于是附加压力驱动液体渗透，因此液体的 渗透速率受到的毛细半径r，液体的表面张力γ 以及液体对固体的接触角θ的影响。 在上升的过程中还受到粘滞阻力F2和重力F3 的影响，阻止液体渗透，由于附加压力大于 重力和粘滞阻力的作用液体缓慢上升。 Washburn研究了各种力的关系，最后得到 Washburn方程式，指出了液体上升高度与上 升时间，毛细管半径，液体粘度，液体表面 张力以及接触角的关系，根据Washburn方程 式就可以测量接触角的大小。

实验目的 实验原理 仪器试剂 实验步骤 演 示 注意事项 思考题
实验原理
d 0 时， dc
Γ＞0，正吸附；
d 0 时 ，Γ＜0，正吸附；
dc
本实验研究正吸附情况。 为了求得表面吸附量，需先 作出σ＝f(c)的等温曲线。
Z c d
dc
Γ z RT
取曲线上不同的点，就可得出不同值，
从而可作出吸附等温线。
实验演示
实验目的 实验原理 仪器试剂 实验步骤 演 示 注意事项 思考题
数据处理
1.以纯水测量结果按式（4）计算K值。纯水的表 面张力见附录。
2.计算各溶液的表面张力值。 3.作表面张力－浓度图，曲线要求光滑。用镜象
法在曲线的整个范围内取10个点左右作切线， 示得相应的Z值。 4.计算出值后，作出吸附等温线，即Γ-c图。
实验目的 实验原理 仪器试剂 实验步骤 演 示 注意事项 思考题
实验步骤
4. 试验数据记录表
浓度(mol·L-1) 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08
高度差(mm)
浓度(mol·L-1) 0.10 0.12 0.16
高度差(mm)
0.2 0.24
实验目的 实验原理 仪器试剂 实验步骤 演 示 注意事项 思考题
按照（2）式，R＝r时的最大附加压力为：
pm
2
r
或
r 2
pm
（3）
实验目的 实验原理 仪器试剂 实验步骤 演 示 注意事项 思考题
Hale Waihona Puke 实验原理实际测量时，使毛细管端刚刚与液面相接触，则可忽略鼓
泡所需克服的静压力，这样就可直接用（3）式进行计算。
当用密度为 的液体作压力计介质时，测得与pm相应的

并计算在各相应浓度下的Γ。
dc T
值，
• 4. 用c/ Γ对c作图，应得一条直线，由直线斜率求出 Γ ∞。
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1、将实验点连成平滑的曲线； 2、过曲线上点作曲线的切线； 3、由切线的斜率得到偏导数的值。
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实验注意事项
• 1.测定用的毛细管一定要洗干净，否则气泡可能不能 连续稳定地流过，而使压差计读数I不稳定，如发生此 种现象，毛细管应重洗。
• 容量瓶（50ml)8支
• 数字式微压差测量仪
1台
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毛细管 支管试管
滴液漏斗
低真空测压 仪
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实验步骤
•1 . 安 装 仪 器 ： 洗 净 仪 器 并 按 图 装 置 。 对 需 干 燥 的 仪 器 作干燥处理。
•2.配置乙醇溶液： 分别配制0．02mol/L，0.05mol／L，0．10mol／L， 0 ． 15mol ／ L ， 0.20mol ／ L ， 0 ． 25mol ／ L ， 0．30mol/L，0．35mol/L乙醇溶液各50mL。
• 2.由实验结果计算各份溶液的表面张力 ,并作 ~c曲线。
• 3. 在 ~c 曲 线 上 分 别 在 0 ． 050mol/L ， 0 ． 100mol ／ L ，
0 ． 150mol ／ L ， 0 ． 200mol ／ L ， 0 ． 250mol ／ L 和
0．300mol／L处作切线，分别求出 d各浓 度的
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C RT
(
d
dC
)T
Γ为表面吸附量(单位:mol·m-2 );T为热力学温度(单位:K);C为稀 溶液浓度(单位:mol·dm-3 );R为气体常数。

U1(mv) 9.8 9.5 9.6 9.5 9.6 9.4 U2(mv) -13.4 -13.5 -13.2 -13.4 -13.0 -13.4
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通过计算机计算可得：
α1=40.12×10-3N/m
α2=36.19×10-3N/m α3=35.49×10-3N/m
结论：不同的物质，浓度对其 表面张力的影响形式是 不一样的，可表面张力减小，并且浓 度越大，减小越慢。
1. 拉脱法
测量一个已知周长的金属圆环或金属片从从待测液体
表面脱离时所需的拉力，从而求得该液体表面张力系数的
方法称为拉脱法。所需的拉力是由液体表面张力、环的内
外径及液体材质、纯度等因素决定。
2. 吊环法和吊片法比较
（1）吊环法：使用金属细线制成吊环时，在液膜被拉破的瞬 间接触角不接近于零，此时所测得的力是表面
U1－ U2 = △U = B·△F = B（F1－ F2）= Bαл(D1+ D2) 由上式可以得到液体的表面张力系数为:
这里U1——液膜拉断前瞬间电压表的读数
U2 ——液膜拉断后瞬间电压表的读数
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四、实验内容
1. 实验方法
（1）接通数字电压表及直流电源，预热15分钟。保证测力方向和传感器
起弹簧片的平面垂直。
液膜拉破前瞬间的受力分析图
片状吊环在液膜拉破前瞬间有：
F1 = mg + f1 + f2 此时传感器受到的拉力F1和输出电压U1成正比，有：
U1 = BF1
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片状吊环在液膜拉破后瞬间有：
F2 = mg 同样有 U2 = BF2
片状吊环在液膜拉破前后电压的 变化值可表示为：
液膜拉破后瞬间的受力分析图
-12.5 -35.8