1樓:匿名使用者
表面張力是由物態內部的分子(或原子)間的相互吸引力導致的,拿液體為例,液體內部分子之間的吸引力一般比氣體中分子之間或氣體與液體之間的分子之間的吸引力要大。表面張力的起因實際上是介面所造成的不對稱,是一個位於表面內的力。嚴格地說表面是指液體與其本身的飽和蒸汽間形成的特殊相介面,而介面則是通指一液體與另一互不相如溶的液體(或流體)之間形成的相介面。
這裡提到的內容既適用於表面,也適用於介面,所以二者不嚴格區分,除非特殊提及。
要擴大一個一定體積的液體的表面,那麼需要向這個液體作功。表面張力被定義為在擴大一單位面積的液體表面時所要作的功,因此表面張力也可以被看作是表面能的密度。
表面張力是一種物理效應,它使得液體的表面總是試圖獲得最小的、光滑的面積,就好像它是一層彈性的薄膜一樣。其原因是液體的表面總是試圖達到能量最低的狀態。由於球面是同樣體積下面積最小的幾何形狀,因此在沒有外力的情況下(比如在失重狀態下),液體在平衡狀態下總是呈球狀。
表面張力的存在使得一表面/介面兩邊的壓力不再相同,這一壓力差的大小取決於介面張力及屆面的曲率, 可用楊-拉普拉斯(young-laplace)公式來描述:
液體的表面/介面張力可直接測量。測量的方法大多基於對錶面/介面施加一外力,從而引起其變化,通過測量施加的力和/或其變化的程度,就可計算出表面/介面張力的值。
表面/介面張力的測量方法可根據直接測量的物理量分為:
1.力測量法
2.壓力測量法
3.介面形狀分析法
力測量法通常是運用一探針使其與待測的介面接觸,然後通過一天平來測量施加/作用在探針上的力。為了保證介面在探針表面上的潤溼性,探針通常由金屬(如platinum)製成。常見的方法有:
1.掛環法(du nouy ring method):這可能是測量表面/介面張力的最經典方法,文獻上報道的許多液體的表/介面張力值是用這一方法測得,它甚至可以在很難浸溼的情況下被使用。
用一個初始浸在液體的環從液體中拉出一個液體膜(類似肥皂泡),同時測量提高環的高度時所需要施加的力。
2.威廉米平板法(wilhelmy plate method):這是一種很普遍的測量方法,尤其適用於長時間測量表面張力的測量。
測量的量是一塊垂直於液麵的平板在浸溼過程中所受的力。
其實也可以用其它幾何形狀的探針如圓棒,球等來代替平板,測量原理相同,被稱為改變威廉米平板法(modified wilhelmy plate method)。
壓力測量法是通過測量介面兩邊(兩相)的壓力差,然後運用上述的楊-拉普拉斯(young-laplace)公式來計算表面張力。見的方法有:
1.毛細管升高法:當液體與毛細管管壁間的接觸角小於90度時(浸潤的),管內的液麵成凹面,彎曲的液麵對於下層的液體施加負壓力,導致液麵在毛細管中上升,直到壓力平衡為止。
通過測量液麵升高的高度,及已知毛細管內徑和液體與毛細管管壁間的接觸角(通常預設為是0),就可計算出表面張力。這是一很經典及直觀的方法,所以經常被用來作為教學示範和學生實驗。
2.最大氣泡法:泡剛形成時,由於表面幾乎是平的,所以曲率半徑r極大;當氣泡形成半球形時,曲率半徑r等於毛細管半徑r,此時r值最小。
隨著氣泡的進一步增大,r又趨增大,直至逸出液麵。測得了氣泡成長過程中的最高壓力差,在已知毛細管半徑的情況下就能計算出表面張力。
本方法非常適用於測量表面張力隨時間的變化,所謂的動態表面張力。
介面形狀分析法是基於對一處於力平衡狀態的介面的形狀的分析,是一種光學分析法。
1.懸滴法/座滴法:適用於介面張力和表面張力的測量。也可以在非常高的壓力和溫度下進行測量。測量液滴的幾何形狀。詳細描述參見這裡。
2.旋轉滴法:可用來測定表/介面張力,尤其適應於低範圍(0.1mn/m以下)介面張力的測量。測量的值是一個處於比較密集的物態狀態下旋轉的液滴的直徑或總體幾何形狀。
3.(液滴)體積/重量法:非常適用於動態地測量表/介面張力。測量的值是一定體積的液體分成的液滴數量(或平均每個液滴的體積或重量)。
液滴體積/重量法其實是懸滴法的一種極端情況:懸滴的體積/重量增大到無法再由表/介面張力來支撐時,導致表/介面撕裂而掉下。但掉下的並不是整個液滴的全部,有部分剩留在毛細管/針管管埠上,這使得掉下的液滴的體積/重量無法精確計算,需要加入經驗校正因子。
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2樓:
直接使用彈簧稱來拉就知道啦。
測定表面張力的方法有哪些
3樓:草香依舊
我從教科書上找到的是1最大氣泡法 2滴體積法 3毛細管法 4環法
網上找到的是:
測定表面張力有以下幾種方法。
1表面張力法
2電導法
3光散射法
4染料法
詳細如下:
(1)表面張力法 表面張力測定法適合於離子表面活性劑和非離子表面活性劑臨界膠束濃度的測定,無機離子的存在也不影響測定結果。在表面活性劑濃度較低時,隨著濃度的增加,溶液的表面張力急劇下降,當到達臨界膠束濃度時,表面張力的下降則很緩慢或停止。以表面張力對表面活性劑濃度的對數作圖,曲線轉折點相對應的濃度即為cmc。
如果在表面活性劑中或溶液中含有少量長鏈醇、高階胺、脂肪酸等高表面活性的極性有機物時,溶液的表面張力-濃度對數曲線上的轉折可能變得不明顯,但出現一個最低值(圖2—15)。這也是用以鑑別表面活性劑純度的方法之一。
(2)電導法 本法僅適合於表面活性較強的離子表面活性劑cmc的測定,以表面活性劑溶液電導率或摩爾電導率對濃度或濃度的平方根作圖,曲線的轉折點即cmc。溶液中若含有無機離子時,方法的靈敏度大大下降。
(3)光散射法 光線通過表面活性劑溶液時,如果溶液中有膠束粒子存在,則一部分光線將被膠束粒子所散射,因此測定散射光強度即濁度可反映溶液中表面活性劑膠束形成。以溶液濁度對表面活性劑濃度作圖,在到達cmc時,濁度將急劇上升,因此曲線轉折點即為cmc。利用光散射法還可測定膠束大小(水合直徑),推測其締合數等。
但測定時應注意環境的潔淨,避免灰塵的汙染。
(4)染料法 一些有機染料在被膠團增溶時。其吸收光譜與未增溶時發生明顯改變,例如頻那氰醇溶液為紫紅色,被表面活性劑增溶後成為藍色。所以只要在大於cmc的表面活性劑溶液中加入少量染料,然後定量加水稀釋至顏色改變即可判定cmc值。
採用滴定終點觀察法或分光光度法均可完成測定。對於陰離子表面活性劑,常用的染料有頻那氰醇、鹼性蕊香紅g;陽離子表面活性劑可用曙紅或熒光黃;非離子表面活性劑可用頻那氰醇、四碘熒光素、碘、苯並紫紅4b等。採用染料法測定cmc可因染料的加入影響測定的精確性,尤其對cmc較小的表面活性劑的影響更大,另外,當表面活性劑中含有無機鹽及醇時,測定結果也不甚準確。
目前還有許多現代儀器方法測定cmc,如熒光光度法、核磁共振法、導數光譜法等。
表面張力的測定方法有哪些
4樓:北京得利特
a1200自動介面張力
測定儀適用標準:gb/t6541,分子間的作用力形成液體的介面張力或表面張力,張力值的大小能夠反映液體的物理化學性質及其物質構成,是相關行業考察產品質量的重要指標之一。a1200基於圓環法(白金環法),測量各種液體的表面張力(液-氣相介面)及液體的介面張力(液-液相介面)。
液體表面張力係數的測定 思考題
5樓:匿名使用者
1、常見的液體中bai,水的表du
面張力系數(zhi簡稱表面張力)是dao最大的,常溫下約版72mn/m。有機液權體較小,約30-40mn/m,故水的表面張力較大。
2、一般來說,溫度升高表面張力變小,在小的溫度變化範圍(10-20度),表面張力隨溫度升高直線下降。有γ=γ0(1-bt)。
表面張力從本質上來說,是表面分子受到指向液體內部的範德華力大於其受到的指向液體外部的範德華力的結果,是不同方向的範德華力的差值。而溫度升高的時候,範德華力減小,故表面張力也減小。
如何測液體的表面張力?
6樓:匿名使用者
液體表面張力係數的測定
液體的表面張力是表徵液體性質的一個重要引數.測量液體的表面張力係數有多種方法,拉脫法是測量液體表面張力係數常用的方法之一.該方法的特點是,用秤量儀器直接測量液體的表面張力,測量方法直觀,概念清楚.用拉脫法測量液體表面張力,對測量力的儀器要求較高,由於用拉脫法測量液體表面的張力約在1×10-3~1×10-2 n之間,因此需要有一種量程範圍較小,靈敏度高,且穩定性好的測量力的儀器.近年來,新發展的矽壓阻式力敏感測器張力測定儀正好能滿足測量液體表面張力的需要,它比傳統的焦利秤、扭秤等靈敏度高,穩定性好,且可數字訊號顯示,利於計算機實時測量,為了能對各類液體的表面張力係數的不同有深刻的理解,在對水進行測量以後,再對不同濃度的酒精溶液進行測量,這樣可以明顯觀察到表面張力係數隨液體濃度的變化而變化的現象,從而對這個概念加深理解。
[實驗目的]
1.用拉脫法測量室溫下液體的表面張力係數
2.學習力敏感測器的定標方法
[實驗原理]
測量一個已知周長的金屬片從待測液體表面脫離時需要的力,求得該液體表面張力係數的實驗方法稱為拉脫法.若金屬片為環狀吊片時,考慮一級近似,可以認為脫離力為表面張力係數乘上脫離表面的周長,即
f=α·π(d1十d2 ) (1)
式中,f為脫離力,d1,d2分別為圓環的外徑和內徑,α為液體的表面張力係數.
矽壓阻式力敏感測器由彈性樑和貼在樑上的感測器晶片組成,其中晶片由四個矽擴散電阻整合一個非平衡電橋,當外界壓力作用於金屬樑時,在壓力作用下,電橋失去平衡,此時將有電壓訊號輸出,輸出電壓大小與所加外力成正此,即
△u=kf (2)
式中,f為外力的大小,k為矽壓阻式力敏感測器的靈敏度,△u為感測器輸出電壓的大小。
[實驗裝置]
圖14-1為實驗裝置圖,其中,液體表面張力測定儀包括矽擴散電阻非平衡電橋的電源和測量電橋失去平衡時輸出電壓大小的數字電壓表.其他裝置包括鐵架臺,微調升降臺,裝有力敏感測器的固定杆,盛液體的玻璃皿和圓環形吊片,實驗證明,當環的直徑在3cm附近而液體和金屬環接觸的接觸角近似為零時.運用公式(1)測量各種液體的表面張力係數的結果較為正確。
圖14-1 液體表面張力測定裝置
[實驗內容]
一、必做部分
1、 力敏感測器的定標
每個力敏感測器的靈敏度都有所不同,在實驗前,應先將其定標,步驟如下:開啟儀器的電源開關,將儀器預熱。(2)在感測器樑端頭小鉤中,掛上砝碼盤,調節電子組合儀上的補償電壓旋鈕,使數字電壓表顯示為零。
(3)在砝碼盤上分別如0.5g、1.0g、1.
5g、2.0g、2.5g、3.
0g等質量的砝碼,記錄相應這些砝碼力f作用下,數字電壓表的讀數值u.(4)用最小二乘法作直線擬合,求出感測器靈敏度k.
2、 環的測量與清潔
(1)用遊標卡尺測量金屬圓環的外徑d1和內徑d2 (關於遊標卡尺的使用方法請閱實驗1)
(2)環的表面狀況與測量結果有很大的關係,實驗前應將金屬環狀吊片在naoh溶液中浸泡20-30秒,然後用淨水洗淨。
3、液體的表面張力係數
(1)將金屬環狀吊片掛在感測器的小鉤上,調節升降臺,將液體升至靠近環片的下沿,觀察環狀吊片下沿與待測液麵是否平行,如果不平行,將金屬環狀片取下後,調節吊片上的細絲,使吊片與待測液麵平行。
(2)調節容器下的升降臺,使其漸漸上升,將環片的下沿部分全部浸沒於待測液體,然後反向調節升降臺,使液麵逐漸下降,這時,金屬環片和液麵間形成一環形液膜,繼續下降液麵,測出環形液膜即將拉斷前一瞬間數字電壓表讀數值u1和液膜拉斷後一瞬間數字電壓表讀數值u2。
△u=u1-u2
(3)將實驗資料代人公式(2)和(1),求出液體的表面張力係數,並與標準值進行比較。
二、選做部分
測出其他待測液體,如酒精、乙醚、丙酮等在不同濃洩勁時的表面張力係數
三、實驗資料和記錄
1、感測器靈敏度的測量
表14-1
砝碼/g
0.500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
電壓/mv
經最小二乘法擬合得k=_______mv/n,擬合的線性相關係數r=__________
2、水的表面張力係數的測量
金屬環外徑d1=_________cm,內徑d2=_______ cm, 水的溫度:θ=________τ.
表14-2
編號 u1/mv
u2/mv
△u/mv
f/na/n.m-1
1 23 45 平均值: =_______n/m
附:水的表面張力係數的標準值:
a/n.m--1
0.074 22
0.073 22
0.072 75
0.071 97
0.071 18
水的溫度t/c
10 15
20 2530
怎樣測出表面張力的大小? Rt 求最簡單的方法。
直接使用彈簧稱來拉就知道啦。測定表面張力的方法有哪些 一 測定方法。液體表面張力的測定方法分靜態法和動態法。靜態法,有毛細管上升法 dunouy吊環法 wilhelmy盤法 旋滴法 懸滴法 滴體積法 最大氣泡壓力法 動態法有旋滴法 射流法和懸滴法等。其中毛細管上升法和最大氣泡壓力法不能用來測液 液介...
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