表界面张力测量原理及方法共20页

界面张力仪测量原理分析测量原理样品管中装满高密度相，然后再在高密度相中注入一滴低密度相(液滴)，样品管在马达的带动下转动，在离心力的作用下液滴在样品管的中心轴线上，并目被拉伸变形。

界面张力仪品牌:SITA产地:德国型号:T15英文名:SITA pro line t15别名:界面张力仪,张力仪,动态表面张力仪应用领域:用于测量液体表面张力仪说明:该表面张力仪专门用于生产过程中的连续监控模式。

用户能够容易调整测量参数。

三项强大功能△独立模式—快速质量监控快速、可靠的质量控制模式。

设定测量参数后可以准确测量并显示表面张力值。

△自动模式—研发的理想工具能够独立设定测量范围、测试数据数目、测量的平均值，是研发的理想工具。

△在线模式—易于过程监控专门用于生产过程中的连续监控模式。

用户能够容易调整测量参数。

特点特征：△三种测量模式（独立、自动和在线模式）--适合不同测试要求。

△操作简单，测试方便容易。

△自动控制表面时间（气泡寿命）--无须值守观察。

△通过预先设定参数可以有效避免用法不当的测量偏差。

△可选的过程传输为连续监控分析提供了方便。

△测量值可与其它SITA表面张力仪比较。

技术参数：△三种测量模式△表面张力测量范围：10-100mN/M△读数精度：0.1mN/M△重现性：0.5mN/M△气泡寿命控制：15-15000ms，精度5％△测量温度范围：0-100℃，读数精度0.1℃，精确度0.1℃。

△USB接口，提供仪器操作和数据传输至电脑。

△过程传输（选购），可以将测量的表面张力和温度值转变为外部信号传输给PLC 接收。

△重量270g，尺寸75x168x35mm△探头长度68mm△测量状态信号可视和可听测试方法：气泡压力法：通过液体分子间的吸引力，液体里面的空气气泡同样会受到这些吸引力的作用，譬如气泡在液体中形成会受到表面张力的挤压。

气泡的半径越小，它所有的压力就越大。

通过与外部气泡相比，增加的压力可用于测量表面张力。

D此2时分传别感为器吊受环到的的外拉径力和F内1和径输。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
液膜拉破后瞬间的受力分析图
片状吊环在液膜拉破前后电压的 U1－ U2 = △U = B·△F = B（F1－ F2）= Bαл(D1+ D2) 由变上化式值可可以表得示到为液：体的表面张力系数为:
1. 阶段1的受力分
析
吊环下沿浸没在水中时，有
吊环下沿拉离水面，开始拉起液膜时，有
这里，f 为表面张力
电压表读数达到最大值，此时有
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2. 阶段2的受力分析
达到最大值后，继续反方向转动调节螺母，可以 发 现，电压表读数开始减小，这主要是因为附着在液膜 上 的水在重力的作用下向下滑，所以拉力减小。
形
于液体分子间的吸引力，液体
就会沿固体表面扩张，形成薄
不
膜附着在固体上，这种现象称
浸
为浸润；反之为不浸润现象。
接触角
润 情 形
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4. 表面张力系数
想象在液面上划一条直线，表面张力就表现为直 线
两旁的液膜以一定的拉力相互作用。拉力 f 存在于 表面
层，方向恒与直线垂直，大小与直线的长度 L 成正 比， 式中α称为表面张力系
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。

事实上,液滴落下前所形成的细长液柱在力学上是不稳定的,即 液滴上半部分半径缩小,下半部分半径扩大,最后形成液滴落下时, 只有下半部分的液体真正落入容器内, 而上半部分的液滴仍与管尖 相连,并成为下一个液滴的一部分。这是由于表面张力作用下的近 管口液体受到其液滴重力作用,过早地拉伸而断裂所致。因此,所得 液滴的实际重量要比计算值小得多。须上述偏差作了修正。
2)当同时考察温度、 压力和气氛对表面张力的影 响时,悬滴法是最有效的方法之一。
式中 C为表面张力, v Q是液相与气相的密度差, g是重力加速度, h为液面上升高度, r为毛细管半径, H是固- 液接触角。只要测得液柱上升(或下降)高度和固- 液接触 角, 就可以确定液体的表面张力。
应用此法测定液体表面张力, 要求固- 液面接触角 H最好为 零。当精确测量时,需要对毛细管内液面上升高度 h进行校正。 当液面位置很 难测准时,可通过测量两根毛细管的高度差计算 表面张力,其计算公式为:
三、总结
1)在实际测量表面张力时, 可以根据要求的实 验精度、温度压力和设备的实现难易程度 来选择。当要求精度比较高时, 可以采用毛细管上升法、 最
大气泡压力法、 Wihel my吊片法, 否则可以选择 DuNouy吊环法、 悬滴法或旋滴法。当温度和压力比较高的时候,可以采用毛细管 上升法、 滴体积法、 旋滴法、悬滴法、最大气泡压力法和震荡 射流法进行测定。
h1、 h2分别为两毛细管液面上升高度, r1、r2分别为两毛细管半径。
2.最大气泡压力法
测定时将一根毛细管插入待测液体内部, 从管中缓慢地通入惰性 气体对其内的液体施以压力, 使它能在管端形成气泡逸出。当所用 的毛细管管径较小时,可以假定所产生的气泡都是球面的一部分,但 是气泡在生成及发展过程中,气泡的曲率半径将随惰性气体的压力 变化而改变,当气泡的形状恰为半球形时,气泡的曲率半径为最小,正 好等于毛细管半径。如果此时继续通入惰性气体, 气泡便会猛然胀 大,并且迅速地脱离管端逸出或突然破裂。如果在毛细管上连一个 U 型压力计, U型压力计所用的液体密度为 Q , 两液柱的高度差为v l , 那么气泡最大压力v Pmax就能通过实验测定。此时

表面张力仪的使用及操作1. 工作原理1.1 表面张力众所周知，我们可以根据分子间的互相吸引力来解释液体的性质。

这种分子间的吸引力就被称之为分子内聚力或称范德华力。

而表面张力、界面张力以及相类似的现象就是用来解释分子内聚力的基本物理现象。

具体来说，构成液体的分子在表面上所受的力与本体内的会不相同。

在本体内的分子所受的力是对称的、平衡的。

而在表面上的分子，受本体内分子吸引而无反向的平衡力。

这就是说，它受到的是拉入本体内的力。

也就是说，力图将表面积缩小，使这种不平衡的状态趋向平衡状态。

热力学的说法是：要将这体系的表面能降至最小，这个力就称为“表面张力”，也说是单位面积上的自由能（J/m 2），也就是形成或扩张单位面积的界面所需的最低能量。

它的数值和表面张力（N/m ）一致。

由于习惯，常用表面张力表示表面自由能，它对液体表面的物理化学现象起着至关重要的作用。

在日常生活中，早晨荷叶上的露珠、杯子中的弧形水面等均为表面张力现象，如图1。

θγS γSL 固体液体 γLγS ＝γL ・cos θ＋γSL Young equationγS ： 固体表面张力γSL ： 固/液表面张力γL ： 液体表面张力θ ： 接触角图1 液体表面张力机理图2.2 白金板法当感测白金板浸入到被测液体后，白金板周围就会受到表面张力的作用，液体的表面张力会将白金板尽量地往下拉。

当液体表面张力及其他相关的力与平衡力达到均衡时，感测白金板就会停止向液体内部浸入。

这时候，仪器的平衡感应器就会测量浸入深度，并将它转化为液体的表面张力值。

具体测试过程中，白金板法的测试步骤为：（1）将白金板浸入液体内；（2）在浸入状态下，由感应器感测平衡值；（3）将感应到的平衡值转化为表面张力值，并显示出来。

如图2.バ ネ の 力表 面 張 力 平衡值表面张力 液体样品 液体样品 1) 感测白金板的表面张力将远大于液体的表面张力，以便于液体有效润湿白金板及在板上爬升； 2) 液体会在白金板周围形成一个角度的弧形液面；3) 表面的分子力发生作用，并将白金板往下拉。