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TECHNICAL ARTICLES什么是表面張力?
*,我們可以根據(jù)分子間的互相吸引力來解釋液體的性質(zhì)。這種分子間的吸引力就被稱之為分子內(nèi)聚力或稱范德華力。而表面張力、界面張力以及相類似的現(xiàn)象就是用來解釋分子內(nèi)聚力的基本物理現(xiàn)象。
具體來說,構成液體的分子在表面上所受的力與本體內(nèi)的會不相同。在本體內(nèi)的分子所受的力是對稱的、平衡的。而在表面上的分子,受本體內(nèi)分子吸引而無反向的平衡力。這就是說,它受到的是拉入本體內(nèi)的力。也就是說,力圖將表面積縮小,使這種不平衡的狀態(tài)趨向平衡狀態(tài)。熱力學的說法是:要將這體系的表面能降至小,這個力就稱為“表面張力",也說是單位面積上的自由能(J/m2),也就是形成或擴張單位面積的界面所需的能量。它的數(shù)值和表面張力(N/m)一致。由于習慣,常用表面張力表示表面自由能,它對液體表面的物理化學現(xiàn)象起著作用。在日常生活中,早晨荷葉上的露珠、杯子中的弧形水面等均為表面張力現(xiàn)象。
用來測量表面/界面張力的常用幾種方法
一、白金板法
當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。當液體表面張力及其他相關的力與平衡力達到均衡時,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,由感應器感測平衡值;(3)將感應到的平衡值轉(zhuǎn)化為表面張力值,并顯示出來。
二、白金環(huán)法
又稱du Nouy Ring method,du Nouy環(huán)法,吊環(huán)法表面張力計,脫環(huán)法表面張力計。其原理為:(1)將白金環(huán)輕輕地浸入液體內(nèi);(2)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,并終與白金環(huán)分離。白金環(huán)法就是去感測一個高值,而這個高值形成于白金環(huán)與液體樣品將離而未離時。由于這個方法很早被使用,故而原有表面張力計基本均采用這種方法,現(xiàn)有很多數(shù)據(jù)也是用這種方法測得。
1. 白金環(huán)懸掛在液體表面之上,并且已歸零。
2. 白金環(huán)剛開始接觸到液體表面,由于白金環(huán)此時接觸到的是液體表面那層薄膜;此時顯示屏開始顯示數(shù)值。(顯示數(shù)字很小或是負的)
3. 白金環(huán)開始浸入到液體內(nèi)部,由于表面張力的作用顯示數(shù)值開始變大。
4. 白金環(huán)浸入到液體內(nèi)5mm處停止,此時顯示的數(shù)值是液體對兩根連接白金環(huán)金屬絲的表面張力的作用。(數(shù)值的大小取決于金屬絲直徑大?。?/p>
5. 開始緩慢下降樣品臺。
6. 顯示屏上的數(shù)值在逐漸變大。
7. 隨著樣品臺的緩慢下降,白金環(huán)在液體表面之上形成一柱液體薄膜。此時顯示的數(shù)值已到達大。
8. 白金環(huán)與液體脫離、液體薄膜破裂,顯示數(shù)值減小。
(以上兩種測試方法是i常用的方法)
三、大氣泡法
四、旋轉(zhuǎn)滴法
此法適用于測量超低界面張力,其范圍一般為10mN/m以下。
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