界面能 表面张力 界面与胶体化学2 表面张力u

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1、界面能表面张力界面与胶体化学2表面张力u1.812界面能表面张力界面与胶体化学2表面张力u1.812表面张力的测量方法一、毛细管升高（上升）法如图，将一洁净的半径为R的均匀毛细管插入能润湿该毛细管的液体中，则由于表面张力所引起的附加压力，将使液柱上升，达平衡时，附加压力与液柱所形成的压力大小相等，方向相反：表面张力的测定方法式中h为达平衡时液柱高度，g为重力加速度，Δρ＝ρ液－ρ气（ρ为密度）。由上页图中可以看出，曲率半径r与毛细管半径R以及接触角θ之间存在着如下关系，表面张力的测定方法若考虑到对弯液面的修正，常用公式为：∆ρRg(h+R/3)γ=2cosθ毛细管上升法

2、理论完整，方法简单，有足够的测量精度。要求：恒温装置，测高仪（精密），粗细（内径）均匀毛细管表面张力的测定方法若接触角θ＝0，cosθ＝1，Δρ＝ρ液则从上式可见，若R已知，由平衡液柱上升高度可测出液体表面张力。若接触角不为零，则应用与接触角有关的公式。但由于目前接触角θ的测量准确度还难以满足准确测定表面张力的要求，因此，该法一般不用于测定接触角不为零的液体表面张力。2γ∆p=∆p=∆ρghrΔρ为液相和气相的密度差，g为重力加速度2γ2γ2γ22∆ρgh=或=rh令a=，则a=rh12r∆ρg∆ρga称为毛细常数，它是液体的特性常数。n当液体完全不润湿管壁时，亦可得出

3、同样的公式，唯一的区别是液面是凸面，h是下降的深度事实上一般常用的毛细管内弯月面不可能都是球面的一部分。精确测量时需校正（通常只能在θ=00时获得足够精确的校正。）：Raylergh对接近球形的弯月面，在rrrr2γa==rh+−0.1288+0.13122∆ρg3hh223上式中右边第—项就是a2＝rh，第二项足假定弯月面是球形的条件个计入了弯月面下h以上的一段液重，以后各项是对偏离球形的校正。上式适用于r/h≈0.02,此时校正值约1.007另一种方法：将弯月面视作—个以毛细管的中心轴为旋转轴的旋转曲面。如图所示，S点是曲面上的任意点，它离开参考平面的距离为z，与z

4、轴的距离为x，O为曲面的最低点，PS(R2)与z轴的夹角为ф，R2是S点上垂直于纸面的曲率半径，R1是在纸面内摆动的曲率半径。当ф=00，z＝0时,即为最低点O点，此时R1＝R2＝b，由Laplace公式可得:2γ∆p0=b∆ps-∆p0=∆ρgz∆ρ为气、液二相的密度差，1R2=sinxφ1sinφ2γ∆ps=+∆ρgz=γ+bx12R1rrSugden在解上述方程后编制了b对a的表实验测得的仅是毛细管半径r，弯月面上升高度h与液体密度ρ，毛细常数a实属未知，所以，只能用数值逼近法求解a二、脱环法（吊环法)、吊片法1、脱环法（吊环法(duNouy法)、表面张力的测定方

5、法在图中，水平接触面的圆环（通常用铂环）被提拉时将带起一些液体，形成液柱(b)。环对天平所施之力由两个部分组成：环本身的重力m0g和带起液体的重力p。p随提起高度增加而增加，但有一极限，超过此值环与液面脱开，此极限值取决于液体的表面张力和环的尺寸。这是因为外力提起液柱是通过液体表面张力实现的。因此，最大液柱重力mg12应与环受到的液体表面张力垂直分量相等。设拉起的液柱为圆筒形，则表面张力的测定方法其中R为环的内半径，r为环丝的半径。但实际上拉起的液柱并不是圆筒形，而常如图（c）所示的那样偏离圆筒形。为修正实际所测重力与实际值的偏差，引入校正因子f。即fPγ=4π(R+r

6、)γ3f=f((R+r)/V,(R+r)/r)γ’表面张力的测定方法脱环法亦可用于测量液—液界面张力。脱环法操作简单，但由于应用经验的校正系数使方法带有经验性。对于溶液，由于液面形成的时间受到限制，所得结果不一定是平衡值。要求液体能完全润湿环丝。温度不易控制。2、吊片法（吊板法）与脱环法相比，吊片法的原理基本相同。但此法具有全平衡的特点，不需要密度数据且不需作任何校正，也不必将片拉离液面，而是只要将片与液面接触即可。吊片法的基本原理是：吊片不动，液面上升，液面刚好与吊片接触时，拉力f等于平衡时沿吊片周边作用的液体表面张力表面张力的测定方法f=W总−W吊板12=2(l+d

7、)γ其中，l、d分别为吊片的宽和厚度，2（l+d）表示吊片底周长，可由已知表面张力的液体得到。在测出f后即可由上式求得表面张力，其值可准确至0.1％。若要取得较好的测量结果，应使吊片润湿且接触角为零（可将吊片打毛），测油的表面张力时，可将吊片在煤气焰上熏上一层灯黑。三、最大气泡压力法∆p=2γr若以相应的液柱高度来表示压差：2γr=∆ρgh或a2=2γ∆ρg=rh最大泡压法的精确度可达千分之几，与接触角大小无关，测定也很快。此法在本质上是一种涉及不断形成气—液界面的准动态法，因此，测定时气泡频率不宜太快。优点是仪器简单，可以遥控，可以测定