液體表面張力的測試方法

更新時間：2021-01-05

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測試液體表面張力的方法有很多種，如力測量法(通常是運用探針使其與待測的界面接觸，然后通過天平來測量施加/作用在探針上的力。為了保證界面在探針表面上的潤濕性，探針通常由金屬制成。包括掛環法、平板法)；壓力測量法(是通過測量界面兩相的壓力差，然后運用的楊氏公式來計算表面張力。包括毛細管升高法、大氣泡壓力法)；界面形狀分析法(是基于對一處于力平衡狀態的界面的形狀的分析，是一種光學分析法。包括懸滴法、旋轉滴法、體積法)等。

其中毛細管上升法和大氣泡壓力法不能用來測液—液界面張力；吊板法和大氣泡壓力法可以用來測試動態表面張力。

A. 掛環法/吊環法/白金環法：用圓環(常用細鉑絲圈成)插入液體中，與液面接觸后再緩緩上拉出一個液體膜(類似肥皂泡)，測量提高環的高度時所需要施加的力。

B. 威廉米平板法/吊板法/吊片法/薄板法/白金板法：用表面光滑、均勻的蓋玻片、云母片、濾紙或鉑片等掛在扭力天平或鏈式天平上，然后垂直插入液體中，使其底邊平行面剛好與液面接觸，測量在浸濕過程中所受的力。

C. 毛細管升高法：將一支毛細管插入液體中，液體會沿毛細管上升，直到毛細管內外液體達到平衡狀態為止。此時液面對液體所施加的向上的拉力與液體向下的力相等。通過測量液面升高的高度，及已知毛細管內徑和液體與毛細管管壁間的接觸角(通常默認為是0)，就可計算出表面張力。

D. 大氣泡壓力法：在已知密度的液體中，插入一個半徑為r的毛細管，經毛細管吹入一極小的氣泡。在泡剛形成時，由于表面幾乎是平的，所以曲率半徑R大；當氣泡形成半球形時，曲率半徑R等于毛細管半徑r，此時R值小。隨著氣泡的進一步增大，R又趨增大，直至逸出液面。測得了氣泡成長過程中的高壓力差，在已知毛細管半徑的情況下就能計算出表面張力。

E. 懸滴法：是根據在水平面上自然形成的液滴的幾何形狀計算表面張力。適用于界面張力和表面張力的測量。也可以在非常高的壓力和溫度下進行測量。

注：用懸滴法測試液體表面與空氣所形成的夾角，其液體密度要已知。

F. 旋轉滴法：可用來測定表/界面張力，尤其適應于低范圍(0.1mN/m以下)界面張力的測量。測量的值是一個處于比較密集的物態狀態下旋轉的液滴的直徑或總體幾何形狀。

G. (液滴)體積法：非常適用于動態地測量表/界面張力。測量的值是一定體積的液體分成的液滴數量。液滴體積法其實是懸滴法的情況：懸滴的體積增大到無法再由表/界面張力來支撐，而導致表/界面撕裂而掉下。但掉下的并不是整個液滴的體積，有部分剩留在毛細管/針管管端口上，這使得掉下的液滴的體積無法計算，需要加入經驗校正因子。