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对表面张力最初的认识是小学还是初中课本上说,蚊子等小昆虫能够在水面上行走,是由于表面张力的作用。基于这个最初的认识,我一直以为表面张力是一种非常小的力,想必它的测量是很难的。近日由于工作需要,要测液体的表面张力。有个大前提:不花钱,办好事。我查了一定量的资料,决定采用滴体积法测量表面张力。滴体积法测液体表面张力的原理如下:自一毛细管滴头滴下液体时可以发现,液滴的大小(以体积或重量表示)和液体的表面张力有关,研究结果表明,液滴重量W与毛细管滴头半径R有如下的关系http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/08/201208010850_380936_1927842_3.jpg式中F为校正系数,Harkins和Brown等自精确的实验与数学分析方法得出校正系数F与V/R3的关系(V为液滴体积),为滴体积法提供了完全且精确的校正系数F表。F表见附表。由上述公式,如果能够尽量精确的测得液滴的重量(或体积、密度),滴管口的半径R,则可以结合F表,得到液体的表面张力数值。因此,要测表面张力,需要有一个装置,能够较自如的控制液体一滴一滴的下落,并且有体积刻度或者配合称重装置。文献中使用的装置如下图:http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/08/201208010851_380937_1927842_3.jpg一看这个图,我就知道它对于我来说是不可能的(还有的文献说要配什么泵之类的)。于是另想办法,理论上能达到使用目的的实验室常用装置有两个:1,微量滴定管,2,吸量管。分别拿来试一下,认为两种管子各有优劣:微量滴定管可以方便调节液体的流速,调好后不受干扰,但是微量滴定管是别的实验室的,要用还得借,而且也怕交叉污染什么的(说表面张力很容易受污染物影响的),另外微量滴定管的最小刻度是0.02ml,而吸量管的最小刻度是0.01ml。吸量管就用1ml的,体积好控制了,1ml放完拉倒,但是需要手动控制液滴的下落,另外,手那个抖啊!抖出来的误差估计也不小。好在经过试验(心态要放平,尽量别抖),我发现这两个办法平行性都还好,用微量滴定管量25滴液体的体积,做了5次,数值分别是1.15ml,1.15ml,1.16ml,1.17ml,1.18ml;用吸量管放1ml液体,测了4次都是24滴。对于我们的实验来说,这个精度足够啦!于是,决定选用吸量管当我的武器。至此,表面张力计算公式中的V算是可以较准确得到了,ρ对于水来说就用1g/ml了,不用那么精确。其他液体浓度很低的话,也用1g/ml,如果偏离较大就测一下,这个不难。G就是9.8N/kg啦。还剩下R和F,而且F还是R与V的函数,知道了R,实验测得V,就可以查表得到F。R怎么测呢?据文献报道,R需要使用显微测量装置测量。您已经猜到了吧,这个显微测量装置对我来说是不可能的。怎么办呢?好在天无绝人之路。有高人专门就这个事发表了文章,使用的是“逼近求法”,这个办法确实是个好办法!思路如下:校正因子F是前人经过精确实验与数学分析方法建立的经验数据,以后又经过一定的改进和补充,逐步得出了现在的方便而完全的校正因子。据此,认为校正因子F是一些“真值”,并结合已知表面张力的液体(30摄氏度下的纯水)拿来反推滴管口径。据 文献报道,30摄氏度下,纯水的表面张力为70mN/m,我测的每滴水的体积是0.0417ml,将这两个数据,以及水的密度、重力加速度常数代入上文表面张力计算公式中得:R=0.5838F[/fo
[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/08/200908170954_166085_1610969_3.jpg[/img][color=#00008B]多相体系中相之间存在着界面。习惯上人们仅将气-液,气-固界面称为表面。[/color] 通常,由于环境不同,处于界面的分子与处于相本体内的分子所受力是不同的。在水内部的一个水分子受到周围水分子的作用力的合力为0,但在表面的一个水分子却不如此。因上层空间[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相[/url]分子对它的吸引力小于内部液相分子对它的吸引力,所以该分子所受合力不等于零,其合力方向垂直指向液体内部,结果导致液体表面具有自动缩小的趋势,这种收缩力称为表面张力。将水分散成雾滴,即扩大其表面,有许多内部水分子移到表面,就必须克服这种力对体系做功——表面功。显然这样的分散体系便储存着较多的表面能。 [color=#DC143C]表面张力是物质的特性,其大小与温度和界面两相物质的性质有关。[/color] 在293K下水的表面张力为72.75×10-3 N• m-1,乙醇为22.32×10-3 N• m-1,正丁醇为24.6×10-3N• m-1,而水-正丁醇(4.1‰)的界面张力为34×10-3 N• m-1。 表面张力的测值通常有多种方法,目前实验室及教科书中,通常采用的测试方法为最大气泡压法.由于其器材易得,操作方法相对易于学生理解表面张力的原理,因而长期以来是教学的必备方法. [color=#00008B]作为表面张力测试仪器的测试方法,通常有白金板法\白金环法\悬滴法\滴体积法\最大气泡压法等. [/color]
[b]表面张力[/b]是指液体与气体间的[b]界面张力[/b],界面张力通常是指液液间的[b]界面张力[/b]。如果使用白金环法测试表面张力和界面张力,那么差别不大。这时主要考虑的是最大受力值,取得后,再乘以F修正因子即可。在测试界面张力值,可以把上界面视为表面张力测试时的空气。同理,如果是经典白金板法(吊板法),白金板浸入后,拉升,取得最大值再乘以相应修正因子。那么界面张力测试和表面张力测试是一样的。 但最为关键的是白金板法的其他应用,事实上,这种白金板法的前提假设是被测物与白金板的接触角值为零接触角值。但是,真实情况是,在液气固(白金片)时,即测试表面张力值时,这种假设存在的,除非液体对白金片自憎;而液液固(界面张力时),这种假设95%是不存在的,此时有接触角值存在。所以,在界面张力测试时,这种白金板法是不一样的。 因而,这些仪器严格意义上是根本不可能测试得到[b]界面张力[/b]值的。你可以用乙醚与水的界面张力值是判断。且看他们的操作手册,在里面应用时,错误百出,解释不清,操作是完全不对的。真正在测试界面张力时,如果是白金板法,通常需要考虑如下几个修正:1、预润湿功能,在界面张力时,下相液体的润湿性会降低;2、零位修正,在此时,原白金板的浮力修正系数会略有调整;3、接触角修正;4、浮力修正;5、密度修正。北京中仪远大科技有限公司 ---------[b]接触角张力仪总代理[/b] 电话:010-51261971