表面张力的量测 - 精志科技
相关原理

表面张力的量测

 

表面张力的量测方式很多,现以最主要的三种方式做介绍:

       
1、白金环法(图1-1),du Nouy Ring method:其方法为利用白金环为感测界面,将白金环浸   入液体内慢慢地往上拉,而使得白金环与液体形成一个液柱,最后液面与白金环分离。白金环法即是感测白金环与液体样品最后分离前的最大值(图1-2, F max),并将它换算为液体的表面张力值。

         
其方程式为: Surface tension = Force (gram) x g  / Perimeter x cos θ

 
Force:白金环与液体样品最后分离前的最大值
P:白金环的周长 (cm)
cos θ:接触角θ的cos值
g:重力

 
白金环法是早期最普遍的表面张力量测法,然而白金环法所测得的值易因液体的黏度而影响, 另外白金环的变形及不易保养等问题,也使得目前表面张力的量测法已经以白金板法为主流。


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                              图1-1:白金环法                                                                                                1-2:白金环法之拉力值曲线  

                                                                                                                                                                             

2.
白金板法(图2),Wilhelmy Plate method:此法与白金环法类似,主要差别在於使用白金板做为感测的界面,当白金板浸入液体内部后,白金板的周围会受到表面张力的作用,将白金板往液体内下拉,白金板法即是感测此液体对白金板的拉力,并将它换算为液体的表面张力值。白金板法由於简单而准确且白金板易清洗好保养,因此是目前所用来测量表面张力值最普遍的方式。
             

其方程式为:F  =   mg   +    Lγ・cosθ   –   shρg


m:白金板重量                                            
g:重力常数
L:白金板周长
γ:表面张力
θ:液面与白金板间的接触角
s :白金板截面
h :白金板浸入液体深度
ρ:液体密度 

                                                                                                                       

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图2:白金板法

                      

 
3、悬滴法(图3),Pendant Drop method:其量测方式为利用液体悬挂於一管口时,在表面张力、液体密度与液滴的重力等达到平衡时,可由滴管口半径及液滴的形状计算出表面张力。此方法通常是搭配於接触角仪的量测功能,适合用於较特别的液体样品量测,如仅有样品量极少、快干的液体..等;然而此方法是属於间接计算的方式,且相对的误差因子较多,例如:悬挂液滴的量(理论上是要接近液滴自由滴落时的量)及量测时的震动,因此较难以得到正确且再现性高的量测结果。


其方程式为:γ= g xρx (se)2/H


γ: 表面张力
g:重力常数
ρ:液体密度
1/H:修正系数

                                                                                                         

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                  图3:悬滴法

                                                                         



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