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(整理)最大气泡法测表面张力.docx

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液体的表面张力的一些影响因素:
液体的表面张力与温度有关,温度愈高,表面张力愈小。到达临界温度时,液体与气体不分,表面张力趋近于零。
液体的表面张力与液体的纯度有关。在纯净的液体(溶剂)中如果掺进杂质(溶质),表面张力就是测量精度不够理想,是一个动态的测定方法。不过,最大气泡法已被成功应用于一些粘度较大的液体、熔盐等体系的表面张力的测定。这是其它方法不能代替的。
实验评注与拓展:
本实验成功的关键:仪器系统不能漏气;所用毛细管必须干净、干燥,应保持垂直,其管口刚好与液面相切;读取压差计的压差时,应取气泡单个逸出时的最大压力差;气泡逸出速度不能过快。
常见问题的讨论:
1.在测量中,如果抽气速率过快,对测量结果有何影响?
答:若抽气速度太快,气泡的形成与逸出速度快而不稳定;亦使J型
压力计中的酒精所处的位置相对不稳定,来回速度跳动,致使读数不稳定,不易观察出其最高点而起到较大的误差。
2.如果将毛细管末端插入到溶液内部进行测量行吗?为什么?
答:不行。如果将毛细管末端插入到溶液内部,毛细管内会有一段水
柱,产生压力P",则测定管中的压力Pr会变小,Apmax会变大,测量结果偏大。
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3.本实验中为什么要读取最大压力差?
答: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,根据拉普拉斯(Laplace)公式,此时能承受的压力差为最大:△pmax=p0-pr=2o/丫。气泡进一步长大,R变大,附加压力则变小,直到气泡逸出。最大压力差可通过数字式微压差测量仪得到。
表面张力仪的清洁与否和温度的不恒定对测量数据在何影响答:若玻璃器皿不清洁和温度的不恒定,则气泡将会不能连续稳定地流过,而使压差计读数不稳定。温度对O、G和折射率都有较大的影响。虽然质量百分浓度与温度无关,但由于折射率随温度的波动,若温度不恒定,故难得出未知溶液的准确浓度。
温度和压力的变化对测定结果有何影响?答:温度愈高,表面张力愈小,到达临界温度时,液体与气体不分,
表面张力趋近于零。最大泡压法测定时,系统与外界大气的压力差愈大,表面张力就越大。但是我们在测量时,开始时已经是系统与大气的压力相同了(调零),所以此时大气的压力已经不再是影响表面张力的因素了。
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测定表面张力有很多种方法,如前述毛细管上升法,最大气泡法,还有滴重法、吊环法等。
吊环法测表面张力:吊环法是将吊环浸入溶液中,然后缓缓将吊环拉出溶液,在快要离开溶液表面时,溶液在吊环的金属环上形成一层薄膜,随着吊环被拉出液面,溶液的表面张力将阻止吊环被拉出,当液膜破裂时,吊环的拉力将达到最大值。自动界面张力仪将记录这个最大值P。
按照公式校正后,可以得出溶液的表面张力数值Y校正因子:
F=O・7250+(O・O1452P/CD+0・04534-1・679r/R)12式中P:界面张力仪
显示读数值mN•m-i
C:铂丝环周长cmR:铂丝环半径cD:溶液的密度g・mL-ir:铂丝的半径cm
常用表面张力系数测量方法:
液膜拉脱法、毛细管液面升高法、平板法、最大泡压法、滴重法


应用领域
解释涉及液体表面的许多现象:如毛细现象、泡沫形成、喷液成雾
在许多工程技术上都需要对表面张力进行研究和测量:如结晶、焊接、铸造、浮选、土壤保水
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滴重法
1。铂金板法:通过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往下拉。当液体表面张力及其他相关的力与平衡力均衡时,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。
2。铂多环法:由于被广泛应用于duNouy表面张力仪,这种方法又被称为duNouy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液柱而得的。(环法优点是速度快,需要样品量少。尤其当研究表面张力快速变化的溶液,只有环法能得到满意结果。)
【实验原理】
1.表面张力
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(2)
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在液体内部,任一分子受四周分子的吸引力是平衡的,但液体表面层的分子却要受到向内的拉力,因此要使液体的表面积增大,就必须反抗分子向内的拉力而作功,说明了分子在表面层内比在液体内部有较大的势能,这势能就是表面自由能。在恒温、恒压及组成不变的条件下,使表面积可逆地增加dA,体系自由能的增量dG应等于环境对体系所做的表面功-6w'即
dG=-6w'=odA(1)

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