详解气泡法表面张力仪原理
时间：2024-11-01 阅读：8
气泡法表面张力仪通过液体分子间的吸引力，液体里边的空气气泡同样会受到这些吸引力的作用，譬如气泡在液体中构成会受到表面张力的挤压。气泡的半径越小，气泡法表面张力仪所有的压力就越大。通过与外部气泡比较，增加的压力可用于丈量表面张力。空气经由毛细管进入液体，跟着气泡构成外凸，气泡的半径也随之连续不断的减小。 这个过程压力会上升到值，气泡半径最小。此刻气泡的半径等于毛细管半径，气泡成半球状。尔后，气泡决裂并脱离毛细管，新气泡继续构成。把过程中的气泡压力特征曲线描绘出来，我们就可以用气泡法表面张力仪来计算出表面张力。 因为温度和气泡寿数时间会影响表面张力值(温度越低，表面张力值越高。气泡寿数越长，一般表面张力值越低，所以在丈量过程中，仪器会直接读取最终的表面张力值，同时也会显现当前的张力值下的温度及气泡寿数时间等辅佐信息。 气泡法表面张力仪又称泡压法表面张力仪,BPA表面张力仪。其基本原理为A为表面张力仪，其中心玻璃管F下端一段直径为0.2mm-0.5mm的毛细管，B为充溢水的抽气瓶，C为U型压力计，内盛比重较小的水或酒精、甲苯等，作为工作介质，以测定微压差。将待测表面张力的液体装于表面张力仪中，使F管的端面与液面相切，液面即沿毛细管上升，打开抽气瓶的活塞缓缓抽气，毛细管内液面上受到一个比A瓶中液面上大的压力，当此压力差—附加压力(Δp=p大气-p系统)在毛细管端面上产生的作用力稍大于毛细管口液体的表面张力时，气泡就从毛细管口脱出，此附加压力与表面张力成正比，与气泡的曲率半径成反比。其关系式为:Δp=2σ/R，式中，Δp为附加压力；σ为表面张力；R为气泡的曲率半径。如果毛细管半径很小，则构成的气泡基本上是球形的。当气泡开端构成时，表面几乎是平的，这时曲率半径;跟着气泡的构成，曲率半径逐步变小，直到构成半球形，这时曲率半径R和毛细管半径r相等，曲率半径达最小值，依据上式这时附加压力达值。气泡进一步长大，R变大，附加压力则变小，直到气泡逸出。依据上式，R=r时的附加压力为:Δp=2σ/r或σ=(r/2)Δp。实践丈量时，使毛细管端刚与液面接触，则可忽略气泡鼓泡所需战胜的静压力，这样就可直接用上式进行计算。当用密度为ρ的液体作压力计介质时，测得与Δp相适应的压力差为Δh则:σ=(r/2)ρgΔh，当将(r/2)ρg合并为常数K时，则上式变为:σ=KΔh，式中的仪器常数K可用已知表面张力的标准物质测得。 缺点：（1）这种表面张力仪通常用于分析表面活性剂反响速度快的样品的测值，如毫秒级的，另一种应用是用于现场预算用。但一定要注意毛细管内壁的清洗与否一定会影响到测值结果的。 （2）压力传感器的精度会影响到测值。