表⾯张⼒测试仪试验原理和⽅法解析
什么是表⾯张⼒？
表⾯张⼒的测试⽅法, 接触⾓测量粗糙度和润湿性液体分⼦之间的内聚⼒负责称为表⾯张⼒的现象。表⾯上的分⼦在所有⾯上都没有相似的相邻原⼦，因此它们在表⾯上与它们直接关联的分⼦更强烈地结合在⼀起。这就形成了⼀个表 ⾯“膜”，这使得在物体被完全浸没时移动物体⽐移动物体更困难。同样的情况也适⽤于不混合在⼀起的两种液体的界⾯。在这种情况下，使⽤界⾯张⼒。表⾯和界⾯张⼒有⼏个不同的单元。
界⾯张⼒，也叫液体的表⾯张⼒，就是液体与空⽓间的界⾯张⼒。在数值上与⽐界⾯能相等。固体表⾯与空⽓的界⾯之间的界⾯张⼒，就是固体表⾯的⾃由能。固体表⾯不同的材质，其表⾯⾃由能不同，⾦属和⼀般⽆机物表⾯的能量在100mN/m以上，称为⾼能表⾯；塑料等有机物表⾯的能量较低，称为低能表⾯。界⾯张⼒，也叫液体的表⾯张⼒，就是液体与空⽓间的界⾯张⼒。在数值上与⽐界⾯能相等。液体与另⼀种不相混溶的液体接触，其界⾯产⽣的⼒叫液相与液相间的界⾯张⼒。液体与固体表⾯接触，其界⾯产⽣的⼒叫液相与固相间的界⾯张⼒。液体的表⾯张⼒，就是液体表⾯的⾃由能。固体表⾯与空⽓的界⾯之间的界⾯张⼒，就是固体表⾯的⾃由能。固体表⾯不同的材质，其表⾯⾃由能不同，⾦属和⼀般⽆机物表⾯的能量在100mN/m以上，称为⾼能表⾯；塑料等有机物表⾯的能量较低，称为低能表⾯。
表⾯张⼒和界⾯张⼒是什么？
表⾯张⼒是如何测量的？
平衡表⾯张⼒可以⽤⼒或光学张⼒计测量。
⼒量测定法
由张⼒计进⾏的表⾯张⼒和界⾯张⼒的测量是基于探针与两种流体界⾯的相互作⽤的⼒测量。可以通过确保在开始实验之前将探针的⼤部分浸没在光相位中，像表⾯张⼒测量⼀样执⾏界⾯张⼒测量。smdao
展示架制作在这些实验中，⼀个探头挂在天平上，并与测试的液体界⾯接触。当探针与液体表⾯相互作⽤时，平衡所经历的⼒可以⽤来计算表⾯张⼒。在这种情况下存在的⼒取决于以下因素：探针的尺⼨和形状、液/固相互作⽤的接触⾓和液体的表⾯张⼒。探针的尺⼨和形状易于控制。接触⾓控制为零（完全润湿）。这是通过使⽤⾼能表⾯的探针来实现的。注意?探针由铂/铱合⾦制成，确保完全润湿和容易和可靠的清洁。⼒测量的数学解释取决于所⽤探针的形状。通常使⽤两种类型的探针，即杜⽒环和威廉板。⾦属棒也可以⽤来限制液体样品体积。
表⾯张⼒常⽤的测试⽅法：
1、铂⾦板法：
当感测浸⼊到被测液体后，⽩⾦板周围就会受到表⾯张⼒的作⽤，液体的表⾯张⼒会将⽩⾦板尽量地往下拉。当液体表⾯张⼒及其他相关的⼒与平衡⼒达到均衡时，感测⽩⾦板就会停⽌向液体内部浸⼊。这时候，仪器的平衡感应器就会测量浸⼊深度，并将它转化为液体的表⾯张⼒值。
铂⾦板法是⽤24mm×10mm×0.1mm的铂⾦板，表⾯进⾏喷砂粗化处理，为的是更好地与被测液体润湿。测试时将铂⾦板轻轻地接触到液⾯（或界⾯），由于液体表⾯张⼒的作⽤会将铂⾦板往下拉，当液体的表⾯张⼒及其他相关的⼒与仪器测试的反向的⼒达到平衡时，测试值就稳定不变，如果是蒸馏⽔、⼄醇等纯物质，整个测试过程最快只有⼏秒钟。
2、铂⾦环法：
厌氧胶能用于木材吗由于被⼴泛应⽤于du Nouy表⾯张⼒仪，这种⽅法⼜称为du Nouy法，并因之操作简便⽽被⼴泛使⽤。⽩⾦环法这个称法是因测试部分与液体样品间会形成⼀个环形⽽得的。
铂⾦环法是⼀种传统的测试⽅法，从发明到现在有约70年左右的时间。它是⽤直径0.37mm的铂⾦丝做成周长为60mm
铂⾦环法是⼀种传统的测试⽅法，从发明到现在有约70年左右的时间。它是⽤直径0.37mm的铂⾦丝scm435
做成周长为60mm 的环。测试时先将铂⾦环浸⼊液⾯（或⼆种不相混合的界⾯）下2-3mm，然后再慢慢将铂⾦环向上提，如图所⽰，环与液⾯会形成⼀个膜。膜对铂⾦环会有⼀个向下拉的⼒，测量整个铂⾦环上提过程中膜对环的所作⽤的最⼤⼒值，再换算成真正的表⾯（界⾯）张⼒值。由于这种⽅法测试起来⽐较⿇烦，测试误差也⽐较⼤，已迅速被铂⾦板法所取代。
3、旋转滴法：
旋滴法的基本原理是根据Bashforth-Adams⽅程从滴的形状和尺⼨求出界⾯张⼒，通过旋转使液滴处于⼀定的离⼼⼒场之中，调节转速可改变液滴的平衡形状以便于测定。主要测量超低界⾯张⼒。 通常，我们在样品管中充满⾼密度相液体，再加⼊少量低密度相液体（或⽓体，⽤于测液体与⽓体间的界⾯张⼒值），密封地装在旋转滴界⾯张⼒仪上，使样品管平等于旋转轴并与转轴同⼼。开动机器，转轴携带液体以⾓速度ω⾃旋。在离⼼⼒、重⼒及界⾯张⼒作⽤下，低密度相液体在⾼密度相液体中形成⼀长球形或圆柱形液滴。其形状由转速ω和界⾯张⼒决定。测定液滴的滴长（L）以及宽度（D）值以及两相液体密度差（?ρ）以及旋转转速ω，即可计算出界⾯张⼒值。当转动⾓速度⾜够⼤时，旋转滴通常呈现平躺的圆柱形，两端成半圆状。
这时界⾯张⼒计算公式通常为：
γab=?ρω2R03/4 其中R0为圆柱半径。但这仅是⼀般公式，事实上，在计算界⾯张⼒值时，我们有各种公式的变化，从⽽产⽣各种计算公式。
4、悬滴法：
通过处理最⼤的液滴的图像来计算表⾯张⼒。
样品管中装满⾼密度相，然后再在⾼密度相中注⼊⼀滴低密度相(液滴)，样品管在马达的带动下转动，在离⼼⼒的作⽤下液滴在样品管的中⼼轴线上，并且被拉伸变形。
5、⽓泡压⼒法：
⽑细管与⽓体接⼝和灵敏压⼒传感器相连，⽓体通过⽑细管，在⽑细管端形成⽓泡，并测出此⽓泡的压⼒，转换成表⾯张⼒。
这也是测定液体表⾯张⼒的⼀种zui常⽤的⽅法，测定时将⼀根⽑细管插⼊待测液体内部，从管中缓慢地通⼊惰性⽓体对其内的液体施以压⼒，使它能在管端形成⽓泡逸出。当所⽤的⽑细管管径较⼩时，可以假定所产⽣的⽓泡都是球⾯的⼀部分，但是⽓泡在⽣成及发展过程中,⽓泡的曲率半径将随惰性⽓体的压⼒变化⽽改变，当⽓泡的形状恰为半球形时,⽓泡的曲率半径为zui⼩，正好等于⽑细管半径。如果此时继续通⼊惰性⽓体,⽓泡便会猛然胀⼤，并且迅速地脱离管端逸出或突然破裂。
⽓泡压⼒法特点
此⽅法与接触⾓⽆关，装置简单，测定快速；经过适当的设计可以⽤于熔融⾦属和熔盐的表⾯张⼒测量。由于⽓泡法表⾯张⼒仪能够模拟表⾯活性剂的随时间的变化情况，并且可以绘制完整的表⾯张⼒变化曲线，在⼯业⽣产中应⽤⼗分⼴泛。
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