[發(fā)明專利]液體表面張力系數(shù)的測(cè)量方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911142905.1
• 申請(qǐng)日: 2019-11-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110927022A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡再國(guó)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N13/02
• 分類號(hào): G01N13/02
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

液體表面張力系數(shù)的測(cè)量方法涉及液體物理參數(shù)的測(cè)定，術(shù)方案是：圓筒形容器內(nèi)側(cè)底面有一個(gè)水平泡，圓筒形容器底面固定一個(gè)出水管，出水管出口外徑為d；圓筒形容器內(nèi)側(cè)底面水平；在圓筒形容器出水管出口下方放置一個(gè)回收容器，在圓筒形容器內(nèi)部注入液體直到有液滴從出水管出口流到回收容器，等到出水管出口不再滴落液滴時(shí)，測(cè)量上端液面和出口水平面之間的距離h，圓筒形容器內(nèi)側(cè)的直徑為出水管出口外徑的100倍以上；則液體的表面張力系數(shù)σ=ρ*g*h*d/4，其中ρ為液體的密度，g為重力加速度。測(cè)量方法簡(jiǎn)單準(zhǔn)確。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及液體物理參數(shù)的測(cè)定，特別是液體表面張力系數(shù)的測(cè)量。

背景技術(shù)

測(cè)量液體的表面張力系數(shù)采用的方法有毛細(xì)管法、滴重法和拉脫法等等，毛細(xì)管法需要測(cè)量液面與管壁的夾角（接觸角），這個(gè)不便于測(cè)量；滴重法和拉脫法屬于動(dòng)態(tài)測(cè)量，滴重法有部分液體會(huì)收縮回去，拉脫法也存在部分液體粘附在拉環(huán)上，導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明從壓強(qiáng)的角度（即穩(wěn)定狀態(tài)、靜態(tài)）測(cè)量液體的表面張力系數(shù)。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是：液體表面張力系數(shù)的測(cè)量方法，其特征是：一個(gè)圓筒形容器，圓筒形容器內(nèi)側(cè)底面有一個(gè)水平泡，圓筒形容器底面固定一個(gè)出水管，出水管出口的內(nèi)徑和外徑之差在0.2-0.3mm，出水管出口外徑為d；圓筒形容器頂部邊緣向外側(cè)凸出形成支撐圓環(huán)，支撐圓環(huán)放置在一個(gè)圓環(huán)形支撐平臺(tái)上，調(diào)節(jié)支撐圓環(huán)的三個(gè)調(diào)節(jié)螺釘從而改變支撐圓環(huán)下表面與支撐平臺(tái)上表面之間的夾角，使圓筒形容器內(nèi)側(cè)底面的水平泡顯示圓筒形容器內(nèi)側(cè)底面水平；在圓筒形容器出水管出口下方放置一個(gè)回收容器，在圓筒形容器內(nèi)部注入液體直到有液滴從出水管出口流到回收容器，等到出水管出口不再滴落液滴時(shí)，測(cè)量上端液面和出口水平面之間的距離h，上端液面是指液面中心的平面部分；圓筒形容器內(nèi)側(cè)的直徑為出水管出口外徑的100倍以上；則液體的表面張力系數(shù)σ=ρ*g*h*d/4，其中ρ為液體的密度，g為重力加速度。如果不忽略上端液面的表面張力，則圓筒形容器內(nèi)側(cè)直徑為d1，出水管出口外徑為d2；則液體的表面張力系數(shù)σ=ρ*g*h*d1*d2/（4 (d1+d2)）。

液面和出水管出口之間的距離h的測(cè)量方法是圓筒形容器的外側(cè)豎直方向有刻度尺，刻度尺的零點(diǎn)為出水管出口所在水平面，即出水管出口所在平面平行于圓筒形容器內(nèi)側(cè)底面；圓筒形容器為透明容器，眼睛平視觀察圓筒形容器內(nèi)側(cè)液面，即液體為透明液體，液面、刻度線和眼睛在一條直線讀取刻度尺的讀數(shù)。刻度尺的刻度線為環(huán)形。

出水管上端有一個(gè)圓環(huán)形平臺(tái)，圓環(huán)形平臺(tái)的下表面與圓筒形容器內(nèi)側(cè)底面的一個(gè)圓環(huán)形凹槽貼合，圓環(huán)形平臺(tái)下表面與圓筒形容器內(nèi)側(cè)底面的圓環(huán)形凹槽之間通過(guò)一個(gè)墊圈密封避免液體滲出，圓筒形容器底面外側(cè)通過(guò)螺母的內(nèi)螺紋與出水管的外螺紋配合將出水管固定，通過(guò)調(diào)節(jié)螺母的松緊使出水管的上表面與圓筒形容器內(nèi)側(cè)底面在一個(gè)平面內(nèi)。

通過(guò)更換出水管出口外側(cè)管徑d，即改變出水管內(nèi)側(cè)圓錐面的錐度，觀察液面高度h與出水管出口外側(cè)管徑d的關(guān)系，驗(yàn)證表面張力與出水管出口外側(cè)管徑d成正比的關(guān)系。

本發(fā)明的有益效果：不考慮液體的接觸角，屬于靜態(tài)測(cè)量，沒(méi)有液滴的收縮和粘附現(xiàn)象，測(cè)量方法簡(jiǎn)單準(zhǔn)確。

附圖說(shuō)明

圖1是裝置示意圖；圖2是出水管示意圖；圖3是螺母示意圖；

其中，1、圓筒形容器；2、水平泡；3、出水管；4、支撐圓環(huán)；5、螺釘；6、出口；7、螺母；8、刻度尺；9、螺紋。

具體實(shí)施方式

根據(jù)滴重法測(cè)量液體的表面張力系數(shù)的方法，液滴的質(zhì)量m與滴管的管徑d（浸潤(rùn)則為外徑，不浸潤(rùn)則為內(nèi)徑）的關(guān)系滿足m*g=π*d*σ，即σ=m*g/(π*d)；存在的問(wèn)題是：液體在斷落成液滴的時(shí)候會(huì)存在部分液體收縮回去，造成滴落液滴的質(zhì)量m減小，從而需要修正，也導(dǎo)致該測(cè)量方法不簡(jiǎn)便、甚至難于理解。