氣泡法表面張力儀通過液體分子間的吸引力，液體里邊的空氣氣泡同樣會(huì)受到這些吸引力的作用，譬如氣泡在液體中構(gòu)成會(huì)受到表面張力的擠壓。氣泡的半徑越小，氣泡法表面張力儀所有的壓力就越大。通過與外部氣泡比較，增加的壓力可用于丈量表面張力?？諝饨?jīng)由毛細(xì)管進(jìn)入液體，跟著氣泡構(gòu)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)上升到值，氣泡半徑最小。此刻氣泡的半徑等于毛細(xì)管半徑，氣泡成半球狀。爾后，氣泡決裂并脫離毛細(xì)管，新氣泡繼續(xù)構(gòu)成。把過程中的氣泡壓力特征曲線描繪出來，我們就可以用氣泡法表面張力儀來計(jì)算出表面張力?！ ?因?yàn)闇囟群蜌馀輭蹟?shù)時(shí)間會(huì)影響表面張力值(溫度越低，表面張力值越高。氣泡壽數(shù)越長，一般表面張力值越低，所以在丈量過程中，儀器會(huì)直接讀取最終的表面張力值，同時(shí)也會(huì)顯現(xiàn)當(dāng)前的張力值下的溫度及氣泡壽數(shù)時(shí)間等輔佐信息?！ ?氣泡法表面張力儀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，其中心玻璃管F下端一段直徑為0.2mm-0.5mm的毛細(xì)管，B為充溢水的抽氣瓶，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(cè)定微壓差。將待測(cè)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，則構(gòu)成的氣泡基本上是球形的。當(dāng)氣泡開端構(gòu)成時(shí)，表面幾乎是平的，這時(shí)曲率半徑;跟著氣泡的構(gòu)成，曲率半徑逐步變小，直到構(gòu)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，依據(jù)上式這時(shí)附加壓力達(dá)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。依據(jù)上式，R=r時(shí)的附加壓力為:Δp=2σ/r或σ=(r/2)Δp。實(shí)踐丈量時(shí)，使毛細(xì)管端剛與液面接觸，則可忽略氣泡鼓泡所需戰(zhàn)勝的靜壓力，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(cè)得與Δp相適應(yīng)的壓力差為Δh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(cè)得?！ ? 缺點(diǎn)：（1）這種表面張力儀通常用于分析表面活性劑反響速度快的樣品的測(cè)值，如毫秒級(jí)的，另一種應(yīng)用是用于現(xiàn)場(chǎng)預(yù)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(cè)值結(jié)果的?！ ? （2）壓力傳感器的精度會(huì)影響到測(cè)值。 |
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