什么是表面张力 - 上海衡平仪器仪表厂.doc

BYZ型表面张力仪技术资料 什么是表面张力？ 众所周知，我们可以根据分子间的互相吸引力来解释液体的性质。这种分子间的吸引力就被称之为分子内聚力或称范德华力。而表面张力、界面张力以及相类似的现象就是用来解释分子内聚力的基本物理现象。 具体来说，构成液体的分子在表面上所受的力与本体内的会不相同。在本体内的分子所受的力是对称的、平衡的。而在表面上的分子，受本体内分子吸引而无反向的平衡力。这就是说，它受到的是拉入本体内的力。也就是说，力图将表面积缩小，使这种不平衡的状态趋向平衡状态。热力学的说法是：要将这体系的表面能降至最小，这个力就称为“表面张力”，也说是单位面积上的自由能（J/m2），也就是形成或扩张单位面积的界面所需的最低能量。它的数值和表面张力（N/m）一致。由于习惯，常用表面张力表示表面自由能，它对液体表面的物理化学现象起着至关重要的作用。 在日常生活中，早晨荷叶上的露珠、杯子中的弧形水面等均为表面张力现象。 参见下图示意 白金板法 当感测白金板浸入到被测液体后，白金板周围就会受到表面张力的作用，液体的表面张力会将白金板尽量地往下拉。当液体表面张力及其他相关的力与平衡力达到均衡时，感测白金板就会停止向液体内部浸入。这时候，仪器的平衡感应器就会测量浸入深度，并将它转化为液体的表面张力值。 具体测试过程中，白金板法的测试步骤为：（1）将白金板浸入液体内；（2）在浸入状态下，由感应器感测平衡值；（3）将感应到的平衡值转化为表面张力值，并显示出来。参见下图： 硬件: 当白金板接触到样品液后，样品液的表面张力会将白金板往下拉。基于高精度电子天平的检测系统检测到这个微小的力并传到微处理机进行处理。 软件: 控制、分析专用软件经过微处理机的一系列运算，将检测的力转化成表面张力值。 显示和输出装置: LED数字显示屏实时输出表面张力值，如有需要可通过RS232接口连接打印机，打印数据。 白金环法 由于被广泛应用于du Nou表面张力仪，这种方法又称为du Nouy法，并因之操作简便而被广泛使用。白金环法这个称法是因测试部分与液体样品间会形成一个环形而得的。 白金环法的测量方法为：（1）将白金环轻轻地浸入液体内；（2）将白金环慢慢地往上提升，即液面相对而言下降，使得白金环下面形成一个液柱，并最终与白金环分离。白金环法就是去感测一个最高值，而这个最高值形成于白金环与液体样品将离而未离时。这个最高值转化为表面张力值的精度取决于液体的粘度。 上面等式中的F是一个修正值，它的大小取决于环的直径与液体的性质。这个修正值很重要，因为向下的力并不一直是垂直的，而且随白金环拉起来的液体的状况也很复杂。 一般而言，F值通过Zuidema Waters等式计算得到： a : 0.7250 b : 0.09075 m-1s2 c : 0.04534 – 1.679 r／R r : 白金金属丝的半径 R : 白金环的内径(两个金属丝中心间的距离) ( : 液体的密度 白金板与白金环比较 在相关测量设备研究并生产出来之前，用du Nouy白金环法测量表面张力已经有40年的历史了。相比较而言，Wilhelmy白金板法只有20年的历史。但是，现在越来越多的人使用白金板法来测量表面张力。这主要是由于白金环法存在如下各种不足： 不易测得高粘度样品的表面张力值； 这主要是由于在白金环内侧上方受到了样品向下的阻力较大 不易测得随时间变化的表面张力值； 这主要是因为 白金环只能测得环离开液体时那个时间点的表面张力值。 较难保持仪器的精度； 白金环容易变形，它的不同大小会影响到表面张力的测量。 ■参考数据: (mN/m) ◆ 油漆 将粘性物质置于环的上方， 然后进行测量 ◆ 含表面活性剂的溶液 表面活性剂浓度较低，表面活性剂不停的分散。 上海衡平仪器仪表厂 地址：上海市宝山城市工业园区振园路128号 邮编：200444 市场部销售电话：02164170061传真：02164187482 网站： E-mail:infocnshp@ PRODUCT　INFORMATION 1