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气泡法表面张力仪原理
点击次数:550 发布时间:2017/8/8 16:29:29

   气泡法表面张力仪通过液体分子间的吸引力,液体里面的空气气泡同样会受到这些吸引力的作用,譬如气泡在液体中形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。通过与外部气泡相比,增加的压力可用于测量表面张力。空气经由毛细管进入液体,随着气泡形成外凸,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最大值,气泡半径最小。此时气泡的半径等于毛细管半径,气泡成半球状。此后,气泡破裂并脱离毛细管,新气泡继续形成。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。
  
   因为温度和气泡寿命时间会影响表面张力值(温度越低,表面张力值越高。气泡寿命越长,一般表面张力值越低,所以在测量过程中,仪器会直接读取最终的表面张力值,同时也会显示当前的张力值下的温度及气泡寿命时间等辅助信息。
  
   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,其中间玻璃管F下端一段直径为0.2mm-0.5mm的毛细管,B为充满水的抽气瓶,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,则形成的气泡基本上是球形的。当气泡开始形成时,表面几乎是平的,这时曲率半径最大;随着气泡的形成,曲率半径逐渐变小,直到形成半球形,这时曲率半径R和毛细管半径r相等,曲率半径达最小值,根据上式这时附加压力达最大值。气泡进一步长大,R变大,附加压力则变小,直到气泡逸出。根据上式,R=r时的最大附加压力为:Δp最大=2σ/r或σ=(r/2)Δp最大。实际测量时,使毛细管端刚与液面接触,则可忽略气泡鼓泡所需克服的静压力,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最大相适应的最大压力差为Δh最大则: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应速度快的样品的测值,如毫秒级的,另一种应用是用于现场估算用。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。

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