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受到這些吸引力的作用,譬如氣泡在液體中構(gòu)成會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)由毛細管進入液體,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?! ?這個過程壓力會上升到值,氣泡半徑最小。此刻氣泡的半徑等于毛細管半徑,氣泡成半球狀。爾后,氣泡決裂并脫離毛細管,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算出表面張力?! ?因為溫度和氣泡壽數(shù)時間會影響表面張力值(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,儀器會直接讀取最終的表面張力值,同時也會顯現(xiàn)當(dāng)前的張力值下的溫度及氣泡壽數(shù)時間等輔佐信息。 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的毛細管,B為充溢水的抽氣瓶,C為U型壓力計,內(nèi)盛比重較小的水或酒精、甲苯等,作為工作介質(zhì),以測定微壓差。將待測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,液面即沿毛細管上升,打開抽氣瓶的活塞緩緩抽氣,毛細管內(nèi)液面上受到一個比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))在毛細管端面上產(chǎn)生的作用力稍大于毛細管口液體的表面張力時,氣泡就從毛細管口脫出,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,表面幾乎是平的,這時曲率半徑;跟著氣泡的構(gòu)成,曲率半徑逐步變小,直到構(gòu)成半球形,這時曲率半徑R和毛細管半徑r相等,曲率半徑達最小值,依據(jù)上式這時附加壓力達值。氣泡進一步長大,R變大,附加壓力則變小,直到氣泡逸出。依據(jù)上式,R=r時的附加壓力為:Δp=2σ/r或σ=(r/2)Δp。實踐丈量時,使毛細管端剛與液面接觸,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行計算。當(dāng)用密度為ρ的液體作壓力計介質(zhì)時,測得與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,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準物質(zhì)測得?! ? 缺點:(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值,如毫秒級的,另一種應(yīng)用是用于現(xiàn)場預(yù)算用。但一定要注意毛細管內(nèi)壁的清洗與否一定會影響到測值結(jié)果的?! ? (2)壓力傳感器的精度會影響到測值。 |