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表面張力白金板法與白金環(huán)法測試原理及區(qū)別
來源:南北潮 瀏覽 725 次 發(fā)布時間:2022-11-01
白金板法
當(dāng)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(dāng)液體表面張力及其他相關(guān)的力與平衡力達(dá)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(yīng)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)將白金板逐漸浸入液體;(2)在浸入液體表面狀態(tài)下,由感應(yīng)器感測平衡值;(3)將感應(yīng)到的平衡值轉(zhuǎn)化為表面張力值,并顯示出來。
表面張力白金板法與白金環(huán)法測試原理及區(qū)別配圖1
P=mg+Lγ?cosθ–shρg
平衡力=白金板的重力+表面張力總和–白金板受到的浮力
(向上)(向下)(向上)
m:白金板的重量
g:重力(9.8N/Kg)
L:白金板的周長
γ:液體的表面張力
θ:液體與白金板間的接觸角
s:白金板橫切面面積表面張力白金板法與白金環(huán)法測試原理及區(qū)別配圖2
h:白金板浸入的深度
ρ:液體的密度
硬件
當(dāng)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?;诟呔入娮犹炱降臄?shù)字化檢測系統(tǒng)檢測到這個微小的力并傳到微處理機(jī)進(jìn)行處理。
軟件
控制、分析專用軟件經(jīng)過微處理機(jī)的一系列運算,將檢測到的微力轉(zhuǎn)化成表面張力值。
顯示和輸出裝置
LCD數(shù)字顯示屏實時輸出表面張力值,如有需要可通過RS232接口連接打印機(jī)打印數(shù)據(jù)或經(jīng)計算機(jī)采集相應(yīng)數(shù)據(jù)。
白金環(huán)法
由于被廣泛應(yīng)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)大約在5mm~6mm左右隨后將白金環(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,并最終與白金環(huán)分離。白金環(huán)法就是去感測一個最高值,而這個最高值形成于白金環(huán)與液體樣品將離而未離時。這個最高值轉(zhuǎn)化為表面張力值的精度取決于液體的粘度。
表面張力白金板法與白金環(huán)法測試原理及區(qū)別配圖3
上面等式中的F是一個設(shè)定值,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(fù)雜。
一般而言,F(xiàn)值通過Zuidema&Waters等式計算得到:
表面張力白金板法與白金環(huán)法測試原理及區(qū)別配圖4
a:0.7250
b:0.09075 m-1 s2
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)
ρ:液體的密度
白金板與白金環(huán)比較
在相關(guān)測量設(shè)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:
1)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
2)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。
3)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。
表面張力白金板法與白金環(huán)法測試原理及區(qū)別配圖5
◆油漆表面張力白金板法與白金環(huán)法測試原理及區(qū)別配圖6
將粘性物質(zhì)置于環(huán)的上方,然后進(jìn)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。