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泡壓法表面張力儀的概述
來源:coco5517 瀏覽 1854 次 發(fā)布時(shí)間:2022-10-13
又稱泡壓法表面張力儀,BPA表面張力儀。其基本原理為A為表面張力儀,其中間玻璃管F下端一段直徑為0.2mm~0.5mm的毛細(xì)管,B為充滿水的抽氣瓶,C為U型壓力計(jì),內(nèi)盛比重較小的水或酒精、甲苯等,作為工作介質(zhì),以測定微壓差。
將待測表面張力的液體裝于表面張力儀中,使F管的端面與液面相切,液面即沿毛細(xì)管上升,打開抽氣瓶的活塞緩緩抽氣,毛細(xì)管內(nèi)液面上受到一個(gè)比A瓶中液面上大的壓力,當(dāng)此壓力差—附加壓力(Δp=p大氣-p系統(tǒng))在毛細(xì)管端面上產(chǎn)生的作用力稍大于毛細(xì)管口液體的表面張力時(shí),氣泡就從毛細(xì)管口脫出,此附加壓力與表面張力成正比,與氣泡的曲率半徑成反比,其關(guān)系式為:Δp=2σ/R,式中,Δp為附加壓力;σ為表面張力;R為氣泡的曲率半徑。如果毛細(xì)管半徑很小,則形成的氣泡基本上是球形的。當(dāng)氣泡開始形成時(shí),表面幾乎是平的,這時(shí)曲率半徑最大;隨著氣泡的形成,曲率半徑逐漸變小,直到形成半球形,這時(shí)曲率半徑R和毛細(xì)管半徑r相等,曲率半徑達(dá)最小值,根據(jù)上式這時(shí)附加壓力達(dá)最大值。氣泡進(jìn)一步長大,R變大,附加壓力則變小,直到氣泡逸出。
根據(jù)上式,R=r時(shí)的最大附加壓力為:Δp最大=2σ/r或σ=(r/2)Δp最大。實(shí)際測量時(shí),使毛細(xì)管端剛與液面接觸,則可忽略氣泡鼓泡所需克服的靜壓力,這樣就可直接用上式進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)用密度為ρ的液體作壓力計(jì)介質(zhì)時(shí),測得與Δp最大相適應(yīng)的最大壓力差為Δh最大則:σ=(r/2)ρgΔh,當(dāng)將(r/2)ρg合并為常數(shù)K時(shí),則上式變?yōu)?σ=KΔh,式中的儀器常數(shù)K可用已知表面張力的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測得。
缺點(diǎn):(1)這種表面張力儀通常用于分析表面活性劑反應(yīng)速度快的樣品的測值,如毫秒級的,另一種應(yīng)用是用于現(xiàn)場估算用。但一定要注意毛細(xì)管內(nèi)壁的清洗與否一定會(huì)影響到測值結(jié)果的。(2)壓力傳感器的精度會(huì)影響到測值。