[发明专利]薄板法测量液体表面张力系数的方法

说明书

薄板法测量液体表面张力系数的方法涉及液体物理参数的测量，特别是滴重法测量表面张力系数的改进。技术方案是：固定铅笔杆并使铅笔前端的圆柱橡皮擦的下表面水平，选择合适的橡皮擦的直径d使液滴上端呈现为圆柱形，读出容积刻度V1；步骤1，推动芯杆使水平的橡皮擦表面湿润，步骤2，针头前端接触橡皮擦下端表面，缓慢推动芯杆增大液滴体积使液体滴落；步骤3，用吸水纸接触橡皮擦下端表面；然后移出吸水纸；重复步骤2‑3，使液滴滴落数n为10‑20滴，然后读取容积刻度V2，则表面张力系数α=ρ(V1‑V2)g/(nπd)。这样能够忽略接触角的影响；测量原理完善，并且简单易懂。

技术领域

本发明涉及液体物理参数的测量，特别是滴重法测量表面张力系数的改进。

背景技术

Tate在1864年提出滴重法测量液体的表面张力系数：γ＝mg/(2πR)，其中γ为液体表面张力系数(部分文献使用α代替γ)，mg为滴落液滴的重量，其中mg为滴落液滴的质量，g为重力加速度；π为圆周率；R为液体上端的圆形薄板半径。

滴重法测量液体的表面张力系数的方法，参见“滴体积(滴重)法校正因子的经验式张兰辉北京大学化学系第7卷第6期大学化学1992年12月p43-44”，其基本原理是：“半径为R的圆形截面在平衡时所能维持的最大液滴重量mg与该液体的表(界)面张力γ、截面半径R之间具有如下关系：γ＝Fmg/R＝FVgρ_r/R；式中g为重力加速度；F为校正因子,它是V/R³的函数,与表面张力、滴管材料、液体密度、粘度等因素无关；V为液滴的体积；ρ_r为液体与介质的密度之差(介质通常为空气)。实验测得质量m或者V后，可由V/R³查表得校正因子F,再代入γ＝Fmg/R计算表(界)面张力值。”该方法的主要麻烦是计算V/R³，以及需要查表获取校正因子F，所以计算过程也比较繁琐。

滴重法的主要问题在于：随着液体的注入，液滴的重力大于表面张力，液滴开始从圆形薄板下端断裂滴落，在滴落的过程中，部分液体残留在圆形薄板下方形成接近半球形的液滴，这部分残留的液滴导致滴落液体的质量减少，所以需要修正，否则将的导致测量结果偏小。

同时，如果液滴的上端为圆环，则存在液滴滴落前圆环内侧液面凹陷，液滴滴落后回弹的现象。

由于滴重法采用对结果进行修正的方式，就说明滴重法的对Tate理论的理解以及实验操作都存在不完善的地方。

发明内容

为增加滴重法的精度从而避免对测量结果进行修正，本发明设计薄板法测量液体表面张力系数的方法。

本发明实现发明目的采用的技术方案是：薄板法测量液体表面张力系数的方法，固定铅笔杆并使铅笔前端的圆柱橡皮擦的下表面水平，包括针管，针管由内筒和外筒组成，内筒又称为芯杆，其特征是：选择合适的橡皮擦的直径d使液滴上端呈现为圆柱形；测量橡皮擦的直径d；针管外筒外侧有容积刻度，芯杆前端的橡胶活塞为读数参考线，使用内径0.45mm的针头，推动芯杆使针头出水，读出容积刻度V1；

需要说明的是：对于水而言，橡皮擦表面与水之间不是完全不浸润，即水滴在橡皮擦表面不会呈现球形；橡皮擦表面与水之间也不是完全浸润，即水滴在橡皮擦表面也不会发生扩散；水滴在橡皮擦表面上方时，橡皮擦表面的水滴接近半球形；

步骤1，推动芯杆使水平的橡皮擦表面湿润，即推动芯杆使少量液体粘附在橡皮擦表面，然后移动针头使液体在橡皮擦表面涂抹均匀；或者，采用湿毛巾擦拭，使橡皮擦表面表面粘附一层水膜，湿毛巾是指手指尖裹着毛巾、手指尖浸入液体中、然后手指取出、指尖上端外侧毛巾擦拭橡皮擦表面；对于不能采用手指接触的液体，则可以采用一个塑料棒，塑料棒的前端粘附能够吸湿液体的泡沫，泡沫吸收液体后，使泡沫上端接触橡皮擦表面；