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泡壓法表面張力儀的概述
來源:coco5517 瀏覽 769 次(ci) 發(fa)布時間:2022-10-13
又稱泡壓法(fa)表面(mian)張(zhang)力(li)儀(yi),BPA表面(mian)張(zhang)力(li)儀(yi)。其基本原理為(wei)(wei)A為(wei)(wei)表面(mian)張(zhang)力(li)儀(yi),其中間玻璃管(guan)F下端(duan)一段直徑為(wei)(wei)0.2mm~0.5mm的(de)(de)毛細管(guan),B為(wei)(wei)充滿水的(de)(de)抽氣瓶(ping),C為(wei)(wei)U型(xing)壓力(li)計,內盛比重較(jiao)小的(de)(de)水或(huo)酒(jiu)精、甲苯(ben)等,作為(wei)(wei)工(gong)作介質,以測定(ding)微壓差。
將待測表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力(li)(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)液(ye)體(ti)裝于表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力(li)(li)(li)(li)儀(yi)中(zhong),使F管(guan)的(de)(de)(de)(de)端面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)與(yu)(yu)液(ye)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)相切,液(ye)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)即沿(yan)毛(mao)細(xi)(xi)管(guan)上升(sheng),打開抽氣(qi)(qi)瓶的(de)(de)(de)(de)活塞緩緩抽氣(qi)(qi),毛(mao)細(xi)(xi)管(guan)內(nei)液(ye)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)上受(shou)到(dao)一個比A瓶中(zhong)液(ye)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)上大(da)的(de)(de)(de)(de)壓(ya)力(li)(li)(li)(li),當此壓(ya)力(li)(li)(li)(li)差—附(fu)(fu)加(jia)壓(ya)力(li)(li)(li)(li)(Δp=p大(da)氣(qi)(qi)-p系統)在毛(mao)細(xi)(xi)管(guan)端面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)上產生的(de)(de)(de)(de)作用(yong)力(li)(li)(li)(li)稍大(da)于毛(mao)細(xi)(xi)管(guan)口液(ye)體(ti)的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力(li)(li)(li)(li)時(shi),氣(qi)(qi)泡(pao)就(jiu)從毛(mao)細(xi)(xi)管(guan)口脫(tuo)出,此附(fu)(fu)加(jia)壓(ya)力(li)(li)(li)(li)與(yu)(yu)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力(li)(li)(li)(li)成(cheng)(cheng)正比,與(yu)(yu)氣(qi)(qi)泡(pao)的(de)(de)(de)(de)曲(qu)(qu)(qu)率(lv)(lv)半徑(jing)成(cheng)(cheng)反比,其(qi)關系式(shi)為:Δp=2σ/R,式(shi)中(zhong),Δp為附(fu)(fu)加(jia)壓(ya)力(li)(li)(li)(li);σ為表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力(li)(li)(li)(li);R為氣(qi)(qi)泡(pao)的(de)(de)(de)(de)曲(qu)(qu)(qu)率(lv)(lv)半徑(jing)。如果毛(mao)細(xi)(xi)管(guan)半徑(jing)很小(xiao),則(ze)形(xing)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)泡(pao)基本上是球形(xing)的(de)(de)(de)(de)。當氣(qi)(qi)泡(pao)開始形(xing)成(cheng)(cheng)時(shi),表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)幾乎(hu)是平的(de)(de)(de)(de),這時(shi)曲(qu)(qu)(qu)率(lv)(lv)半徑(jing)最(zui)大(da);隨著氣(qi)(qi)泡(pao)的(de)(de)(de)(de)形(xing)成(cheng)(cheng),曲(qu)(qu)(qu)率(lv)(lv)半徑(jing)逐漸變(bian)小(xiao),直到(dao)形(xing)成(cheng)(cheng)半球形(xing),這時(shi)曲(qu)(qu)(qu)率(lv)(lv)半徑(jing)R和毛(mao)細(xi)(xi)管(guan)半徑(jing)r相等,曲(qu)(qu)(qu)率(lv)(lv)半徑(jing)達(da)最(zui)小(xiao)值,根據上式(shi)這時(shi)附(fu)(fu)加(jia)壓(ya)力(li)(li)(li)(li)達(da)最(zui)大(da)值。氣(qi)(qi)泡(pao)進一步長大(da),R變(bian)大(da),附(fu)(fu)加(jia)壓(ya)力(li)(li)(li)(li)則(ze)變(bian)小(xiao),直到(dao)氣(qi)(qi)泡(pao)逸出。
根(gen)據上(shang)式,R=r時(shi)(shi)的(de)最(zui)(zui)大(da)(da)(da)附加壓力(li)為:Δp最(zui)(zui)大(da)(da)(da)=2σ/r或σ=(r/2)Δp最(zui)(zui)大(da)(da)(da)。實際測量時(shi)(shi),使毛細管(guan)端剛與液面(mian)接(jie)觸,則可忽(hu)略氣泡鼓泡所需克服的(de)靜壓力(li),這樣就可直接(jie)用(yong)上(shang)式進行計(ji)算。當用(yong)密度為ρ的(de)液體作(zuo)壓力(li)計(ji)介質時(shi)(shi),測得與Δp最(zui)(zui)大(da)(da)(da)相適應的(de)最(zui)(zui)大(da)(da)(da)壓力(li)差為Δh最(zui)(zui)大(da)(da)(da)則:σ=(r/2)ρgΔh,當將(jiang)(r/2)ρg合(he)并為常數(shu)K時(shi)(shi),則上(shang)式變為:σ=KΔh,式中的(de)儀器常數(shu)K可用(yong)已(yi)知表(biao)面(mian)張力(li)的(de)標準物(wu)質測得。
缺(que)點:(1)這(zhe)種表面張力(li)儀通常用(yong)于(yu)分(fen)析表面活性劑反應速度快的(de)樣品的(de)測值(zhi),如毫秒級的(de),另(ling)一種應用(yong)是用(yong)于(yu)現場估算用(yong)。但一定(ding)要注(zhu)意毛細(xi)管(guan)內壁的(de)清洗與否一定(ding)會影(ying)響到(dao)測值(zhi)結果(guo)的(de)。(2)壓力(li)傳感器的(de)精度會影(ying)響到(dao)測值(zhi)。