Тензиометр (поверхностное натяжение)

В науке о поверхности тензиометр используемый — это измерительный прибор, для измерения поверхностного натяжения ( $γ$ ) жидкостей или поверхностей . Тензиометры используются в научно-исследовательских лабораториях для определения поверхностного натяжения жидкостей, таких как покрытия , лаки или клеи . Еще одной областью применения тензиометров является мониторинг промышленных производственных процессов, таких как очистка деталей или гальваника .

Типы

Гониометр/Тензиометр

Ученые-поверхностные ученые обычно используют оптический гониометр /тензиометр для измерения поверхностного и межфазного натяжения жидкости, используя методы подвесной или сидячей капли. Капля создается и фиксируется с помощью камеры CCD . Затем извлекается профиль падения, а затем сложные программы программного обеспечения подгоняют теоретическое уравнение Юнга-Лапласа к экспериментальному профилю падения. Затем поверхностное натяжение можно рассчитать на основе подобранных параметров. В отличие от других методов, этот метод требует лишь небольшого количества жидкости, что делает его пригодным для измерения межфазного натяжения дорогих жидкостей. ^[1]

Кольцевой тензиометр Дю Нуи

В этом типе тензиометра используется платиновое кольцо, погруженное в жидкость. Когда кольцо вытягивается из жидкости, необходимая сила точно измеряется, чтобы определить поверхностное натяжение жидкости.

Этот метод хорошо зарекомендовал себя, о чем свидетельствует ряд международных стандартов, таких как ASTM D971. Этот метод широко используется для измерения межфазного натяжения между двумя жидкостями, но следует соблюдать осторожность, чтобы платиновое кольцо не деформировалось.

Пластинчатый тензиометр Вильгельми

Пластинчатый тензиометр Вильгельми требует, чтобы пластина контактировала с поверхностью жидкости. Это широко считается самым простым и точным методом измерения поверхностного натяжения. Из-за большой смоченной длины платиновой пластины показания поверхностного натяжения обычно очень стабильны по сравнению с альтернативными методами. В качестве дополнительного преимущества тарелку Вильгельми можно сделать из бумаги для одноразового использования. При измерении межфазного натяжения необходимо учитывать плавучесть зонда, что усложняет измерение.

Метод Дю Нуи-Паддея

В этом методе используется стержень, который опускают в испытательную жидкость. Затем стержень вытаскивают из жидкости и точно измеряют силу, необходимую для вытягивания стержня. Метод не стандартизирован, но иногда используется. Тензиометр Du Noüy-Padday позволяет быстро выполнять измерения и работать с жидкостями в широком диапазоне вязкостей. Межфазное натяжение невозможно измерить.

Тензиометр давления пузырьков

За счет внутренних сил притяжения жидкости пузырьки воздуха внутри жидкости сжимаются. Результирующее давление (давление пузырька) возрастает при уменьшении радиуса пузырька. Метод давления пузырьков использует давление пузырьков, которое выше, чем в окружающей среде (воде). Поток газа закачивается в капилляр, погруженный в жидкость. Образующийся пузырек на конце кончика капилляра постоянно увеличивается по поверхности; тем самым радиус пузырька уменьшается.

Давление поднимается до максимального уровня. В этот момент пузырек достигает наименьшего радиуса (радиуса капилляра) и начинает формировать полусферу. За этой точкой пузырь быстро увеличивается в размерах и вскоре лопается, отрываясь от капилляра, тем самым позволяя новому пузырю развиться на кончике капилляра. Именно во время этого процесса развивается характерная картина давления (см. рисунок), которую оценивают для определения поверхностного натяжения.

Из-за простоты обращения и небольших усилий по очистке капилляра тензиометры давления пузырьков являются распространенной альтернативой для контроля концентрации моющего средства в процессах очистки или гальваники.

См. также

Ссылки

^ де Жен, П.Г., Брошар-Вайарт, Ф. и Кере Д., «Капиллярность и явления смачивания: капли, пузыри, жемчуг, волны», 2004, стр. 58

Внешние ссылки

СМИ, связанные с тензиометром (поверхностным натяжением) на Викискладе?

[1] де Жен, П.Г., Брошар-Вайарт, Ф. и Кере Д., «Капиллярность и явления смачивания: капли, пузыри, жемчуг, волны», 2004, стр. 58

[1]