表面张力是什么
本质上来讲是一种分子力,它作用于液体的表面层上,由于液体的表面层结构不同于液体内部,这就使液体表面相邻分子间的相互作用力表现为一种张力。
在液体内部的分子间既存在斥力也存在引力,分子间的间距平衡保持在r上下,距离大于r分子就会相互吸引,若小于r就会相互排斥,因而液体内部各分子距离始终趋于平衡;与液体内部结构不同,液体表面层的分子由于受到液体内部分子的引力影响,一部分液体表层分子会进入液体内部,而一部分分子则离开液体表层。
这时,与液体内部相比,液体表面的分子数量要少得多,分子数量的减少使分子与分子间的距离随之拉大,液体表面的分子间受引力作用较大。
诸多生活现象表明,液体表面层犹如一张紧绷的弹性膜,在这张弹性膜表层上任意做一条切线,在薄膜表层的前后两面存在两种相互作用的拉力,且这两种拉力的方向都与切线相垂直,这就是液体的表现。与液体表层相切,也就是液体表层若呈现曲状,那么液体表面张力就在这个曲面的切线上。
表面张力的测定方法有哪些
一、 测定方法
液体表面张力的测定方法分静态法和动态法。
静态法,有毛细管上升法、DuNouy吊环法、Wilhelmy盘法、旋滴法、悬滴法、滴体积法、最大气泡压力法;动态法有旋滴法、震荡射流法和悬滴法等。其中毛细管上升法和最大气泡压力法不能用来测液-液界面张力。Wilhelmy 盘法,最大气泡压力法,振荡射流法可以用来测定动态表面张力。
静态法测定表面张力
1、 滴重法
滴重法也叫做滴体积法,这种反分法比较精确而且简便。其基本原理是:自一毛细管滴头滴下液体时,液滴的大小与液体的表面张力有关,即表面张力越大,滴下的液滴也越大,二者存在关系式:
W=2πRγf (1)
γ=W/(2πRf} (2)
式中,W为液滴的重量;
R为毛细管的滴头半径,其值的大小由测量仪器决定;
f为校正系数。一般实验室中测定液滴体积更为方便,
因此式(2)又可写为:
γ=(Vρg/R)×(1/2πf) (3)
式中,V为液滴体积;ρ为液体的密度;f为校正因子。
对于特定的测量仪器和被测液体,R和ρ是固定的,在测量过程中,只要测出数滴液体的体积, 就可计算出该液体的表面张力。
2、毛细管上升法
将一支毛细管插入液体中,液体将沿毛细管上升,升到一定高度后,毛细管内外液体将达到平衡状态,液体就不再上升了。此时,液面对液体所施加的向上的拉力与液体总向下的力相等。则
γ=1/2 ρl−ρg ghrcosθ (1)
式中γ为表面张力;r为毛细管的半径;h为毛细管中液面上升的高度;ρl为测量液体的密度;ρg为气体的密度(空气和蒸气;g为当地的重力加速度;θ为液体与管壁的接触角。若毛细管管径很小,而且θ=0时,则上式(1)可简化为
γ=12ρghr (2)
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