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表面張力儀用的什么原理,是如何測量液體表面張力的?
來源:走馬觀花臺(tái) 瀏覽 1269 次 發(fā)布時(shí)間:2022-05-24
我們生活中經(jīng)常會(huì)跟表面張力打交道,卻清楚認(rèn)識(shí)它。它在清潔洗滌中扮演著像汽車、化妝品中的潤滑劑那樣的角色。液體中分子之間的吸引力是產(chǎn)生表面張力的原因,如果我們觀察某種介質(zhì)的內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)的時(shí)候,會(huì)發(fā)現(xiàn)分子間的吸引力是相同的。因此,分子所受到的各個(gè)方向的力是相同的,合力為零。
另一方面,如果分子處于液體表面,液體內(nèi)部的吸引力作用在一邊,另外一邊卻沒有分子作用力的存在。因此,合力的方向是指向液體內(nèi)部的。從宏觀來看,液體表面積會(huì)趨向Z小化,液滴將因此趨向變圓。
通過液體分子間的吸引力,液體里面的空氣氣泡同樣會(huì)受到這些吸引力的作用,譬如氣泡在液體中形成會(huì)受到表面張力的擠壓。氣泡的半徑越小,它所有的壓力就越大。通過與外部氣泡相比,增加的壓力可用于測量表面張力??諝饨?jīng)由毛細(xì)管進(jìn)入液體,隨著氣泡形成外凸,氣泡的半徑也隨之連續(xù)不斷的減小。
這個(gè)過程壓力會(huì)上升到Z大值,氣泡半徑Z小。此時(shí)氣泡的半徑等于毛細(xì)管半徑,氣泡呈半球狀。此后,氣泡破裂并脫離毛細(xì)管,新氣泡繼續(xù)形成,把過程中的氣泡壓力特征曲線描繪出來,我們就可以用它來計(jì)算出表面張力。
那么,表面張力儀是如何測量液體表面張力的?
對(duì)于測量水與密度小于水的液體間的界面張力時(shí),鉑金環(huán)向上動(dòng),而測量水與密度大于水的液體間的界面張力時(shí)環(huán)則向下動(dòng)。
1、測量水與密度小于水的液體之間的界面張力時(shí),先把樣品座升高到鉑金環(huán)浸入水中約5—7mm處,把被測液體小心地加在水的表面上5—10mm的厚度,旋轉(zhuǎn)螺母B,玻璃杯將被調(diào)到鉑金環(huán)處于兩種液體的界面處,此后便按照表面張力的測量方法進(jìn)行。
2、測量水與密度大于水的液體間的界面張力時(shí),鉑金環(huán)要求作用力向下,把密度大于水的液體放在杯子中使其達(dá)到10mm或更深,在這種液體上放進(jìn)約5mm深的水,把溶液上升直到環(huán)浸入水中,使環(huán)處在液體的界面上時(shí),指針L保持與紅線重合,鋼絲的扭力將被增加,鉑金環(huán)將被向下拉,這時(shí)把樣品座升高,使得指針L繼續(xù)與紅線重合,當(dāng)這兩種液體之間的薄膜破裂時(shí),刻度盤上的讀數(shù)便是界面張力M。
使用表面張力儀的感受就是操作簡單、測量過程簡單,測量過程中使用的是一個(gè)測量探針,在測量一些粘稠的樣品時(shí),也可以很方便準(zhǔn)確地測量出來。