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表面張力測(cè)試儀如何測(cè)量表面張力呢？
表面張力測(cè)試儀如何測(cè)量表面張力呢？
表面張力的測(cè)量可以表面張力測(cè)試儀進(jìn)行。這些儀器基于測(cè)量施加在位于液-氣或液-液界面處的探頭上的力。探針連接到非常敏感的天平，并且感興趣的液體界面與探針接觸。當(dāng)探針與液體表面相互作用時(shí)，通過(guò)天平測(cè)得的力可用于計(jì)算表面張力，取決于以下因素：探針的尺寸和形狀，探針與液體之間的接觸角以及液體的表面張力，探頭的大小和形狀易于控制，探針通常由鉑制成，這有助于確保探針與要研究的液體之間的接觸角為零。通常使用兩種配置的探針。
杜努伊環(huán)
該方法利用鉑環(huán)作為探針。通過(guò)移動(dòng)放置液體容器的平臺(tái)，將環(huán)浸沒(méi)在界面下方。浸入后，平臺(tái)高度逐漸降低，環(huán)通過(guò)界面拉出并帶來(lái)彎月形的液體。如果將容器進(jìn)一步降低，則彎液面會(huì)從環(huán)上撕下。在此事件之前，彎液面的體積（以及所施加的力）會(huì)通過(guò)數(shù)值，并在實(shí)際撕裂事件之前開(kāi)始下降。
表面張力的計(jì)算基于大力的測(cè)量。環(huán)的浸入深度和環(huán)在經(jīng)歷大拉力時(shí)升起的高度與該技術(shù)無(wú)關(guān)。原始計(jì)算基于具有直徑（或金屬絲）的環(huán)，并且未考慮由于環(huán)的一側(cè)與另一側(cè)接近而被拉起的多余液體。由于表面張力而是毛細(xì)作用力，位于環(huán)正下方的部分流體不在此處。但是，這種液體會(huì)影響天平給出的力讀數(shù)，從而使測(cè)得的表面張力值增加約7％。如今，全自動(dòng)張力測(cè)定儀通常會(huì)使用校正因子來(lái)減去和說(shuō)明這種多余的液體。
威廉平板法
該方法利用粗糙的鉑金板作為探針。該技術(shù)的計(jì)算基于與液體接觸的潤(rùn)濕的板的周長(zhǎng)。在這種方法中，探頭相對(duì)于表面的位置很重要。當(dāng)液體表面與探針接觸時(shí)，儀器將通過(guò)記錄探針上的力變化來(lái)檢測(cè)確切的接觸時(shí)刻。因此，該位置將被標(biāo)記為“零浸入深度"。然后將板浸入低于該值的設(shè)定深度（通常在界面處幾毫米）。當(dāng)板稍后返回到浸入深度為零時(shí)，將記錄力。影響威廉米懸片的力可以寫(xiě)成F= γlPcosθ,其中γl是液體的表面張力，P是板的周長(zhǎng)（P = 2w + 2t），θ是板與液體之間的接觸角。如假定潤(rùn)濕，接觸角是0和COSθ= 1。然后，表面張力可被計(jì)算為γl = F/P 的威廉平板法測(cè)量也可在所謂的靜態(tài)或連續(xù)模式，其中威廉米懸片保持在完成在整個(gè)測(cè)量周期中都與液體接觸。
鉑金棒
上述兩種方法都需要使用相對(duì)大量的液體（通常大于10毫升）以確保探針潤(rùn)濕。可以使用較小直徑的樣品容器來(lái)減少所需的總體積。但是，有一個(gè)限制。當(dāng)樣品容器和探頭的邊緣太近時(shí)，液體和容器邊緣之間形成的彎液面會(huì)影響平衡。為避免此問(wèn)題，用戶(hù)在探頭和樣品容器側(cè)壁之間留出足夠的空間，大約2毫米左右。
與這些技術(shù)中的任何一種一樣，測(cè)量的度受測(cè)量探針幾何形狀的度的影響。鉑棒的測(cè)量精度可能會(huì)小于杜努伊環(huán)法或威廉平板法，這會(huì)導(dǎo)致表面/界面張力結(jié)果的誤差大。因此，僅在樣品量有限的情況下才建議使用鉑棒法。該方法和計(jì)算基于與威廉平板法相同的原理。