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技術(shù)文章

界面張力儀的概念和測(cè)量方法

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  界面是指兩相接觸的約幾個(gè)分子厚度的過(guò)渡區(qū),如其中一相為氣體,這種界面通常稱作為表面。
 
  嚴(yán)格說(shuō)表面應(yīng)是液體和固體與其飽和蒸汽之間的界面,但習(xí)慣上把液體或固體與空氣的界面稱為液體或固體的表面。常見的界面有:氣-液界面,氣-固界面,液-液界面,液-固界面,固-固界面。
 
  與表面張力不同,處在界面層的分子,一方面受到體相內(nèi)相同物質(zhì)分子的作用,另一方面受到性質(zhì)不同的另一相中物質(zhì)分子的作用,其作用力未必能相互抵消。因此界面張力通常要比表面張力小得多。
 
  界面張力儀一般測(cè)試的是液-液的界面張力或液-氣的表面張力。
 
  界面張力儀根據(jù)測(cè)試原理的不同可分為二種:鉑金環(huán)法和鉑金板法(請(qǐng)參見右圖)。
 
  鉑金環(huán)法是一種傳統(tǒng)的測(cè)試方法,從發(fā)明到現(xiàn)在有約70年左右的時(shí)間。它是用直徑0.37mm的鉑金絲做成周長(zhǎng)為60mm的環(huán)。測(cè)試時(shí)先將鉑金環(huán)浸入二種不相混合液體的界面(或液面)下2-3mm,然后再慢慢將鉑金環(huán)向上提,環(huán)與液面會(huì)形成一個(gè)膜。膜對(duì)鉑金環(huán)會(huì)有一個(gè)向下拉的力,測(cè)量整個(gè)鉑金環(huán)上提過(guò)程中膜對(duì)環(huán)所作用的大力值,再換算成真正的界面(表面)張力值。由于這種方法測(cè)試起來(lái)比較麻煩,測(cè)試誤差也比較大,已迅速被鉑金板法所取代。
 
  鉑金板法應(yīng)用的歷史在國(guó)外也不到20年,進(jìn)入國(guó)內(nèi)就更晚了?;阢K金板法的表面/界面張力儀技術(shù)要求高、制造難度大,真正被國(guó)內(nèi)用戶廣泛使用的還是近幾年隨著國(guó)產(chǎn)鉑金板法的全自動(dòng)表面/界面張力儀的研發(fā)成功并投入市場(chǎng)。
 
  鉑金板法是用24mm×10mm×0.1mm的鉑金板,表面進(jìn)行噴砂粗化處理,為的是更好地與被測(cè)液體潤(rùn)濕。測(cè)試時(shí)將鉑金板輕輕地接觸到界面(或表面),由于液體表面張力的作用會(huì)將鉑金板往下拉,當(dāng)液體的表面張力及其他相關(guān)的力與儀器測(cè)試的反向的力達(dá)到平衡時(shí),測(cè)試值就穩(wěn)定不變,如果是蒸餾水、乙醇等純物質(zhì),整個(gè)測(cè)試過(guò)程快只有幾秒鐘。

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