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表面張力儀其原理是什么
點擊次數(shù)：3863 更新時間：2023-08-28
表面張力儀是一種用于測量液體表面張力的儀器。它通過測量液滴的形態(tài)來確定其表面張力大小，廣泛應(yīng)用于化學(xué)、材料科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。指的是液體與氣體或固體接觸的界面上所產(chǎn)生的張力力量。液體分子間相互吸引力導(dǎo)致了表面張力的產(chǎn)生。表面張力越大，液體表面越難被其他物質(zhì)濕潤，例如水珠在蓮葉表面不易被吸附。
表面張力儀的原理基于杜邦方程，該方程描述表面張力與液滴半徑和重力之間的關(guān)系。首先，在實驗室中制備一個液滴，然后將其放置在一個平衡臂上。液滴的形態(tài)受到兩個力的作用：液體內(nèi)部的壓力和表面張力，這促使液滴呈現(xiàn)為球形。當(dāng)液滴達到平衡狀態(tài)時，平衡臂會下移一段距離，液滴的形態(tài)也被記錄下來。根據(jù)杜邦方程，可以計算出液滴的表面張力大小。
表面張力儀的氣泡壓力法：
這也是測定液體表面張力的一種常用的方法,測定時將一根毛細管插入待測液體內(nèi)部,從管中緩慢地通入惰性氣體對其內(nèi)的液體施以壓力,使它能在管端形成氣泡逸出。當(dāng)所用的毛細管管徑較小時,可以假定所產(chǎn)生的氣泡都是球面的一部分,但是氣泡在生成及發(fā)展過程中,氣泡的曲率半徑將隨惰性氣體的壓力變化而改變,當(dāng)氣泡的形狀恰為半球形時,氣泡的曲率半徑為最小,正好等于毛細管半徑。如果此時繼續(xù)通入惰性氣體,氣泡便會猛然脹大,并且迅速地脫離管端逸出或突然破裂。如果在毛細管上連一個U型壓力計,U型壓力計所用的液體密度為P.兩液柱的高度差為△l,那么氣泡最大壓力△Pmax就能通過實驗測定。此時:
此方法與接觸角無關(guān),裝置簡單,測定快速;經(jīng)過適當(dāng)?shù)脑O(shè)計可以用于熔融金屬和熔鹽的表面張力測量。由于氣泡法表面張力儀能夠模擬表面活性劑的隨時間的變化情況，并且可以繪制完整的表面張力變化曲線，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。
