我們生活中經常會跟表面張力打交道▩◕☁,卻清楚認知它·☁。它在清潔洗滌中扮演像汽車▩◕₪、化妝品中的潤滑劑那樣的角色·☁。液體中分子之間的吸引力是產生表面張力的原因▩◕☁,如果我們觀察某種介質的內部分子結構的時候▩◕☁,會發現分子間的吸引力是相同的·☁。因此▩◕☁,分子所受到的各個方向的力是相同的▩◕☁,合力為零·☁。
另一方面▩◕☁,如果分子處於液體表面▩◕☁,液體內部的吸引力作用在一邊▩◕☁,另外一邊卻沒有分子作用力的存在·☁。因此▩◕☁,合力的方向是指向液體內部的·☁。從宏觀來看▩◕☁,液體表面積會趨向Z小化▩◕☁,液滴將因此趨向變圓·☁。
透過液體分子間的吸引力▩◕☁,液體裡面的空氣氣泡同樣會受到這些吸引力的作用▩◕☁,譬如氣泡在液體中形成會受到表面張力的擠壓·☁。氣泡的半徑越小▩◕☁,它所有的壓力就越大·☁。透過與外部氣泡相比▩◕☁,增加的壓力可用於測量表面張力·☁。空氣經由毛細管進入液體▩◕☁,隨著氣泡形成外凸▩◕☁,氣泡的半徑也隨之連續不斷的減小·☁。
這個過程壓力會上升到Z大值▩◕☁,氣泡半徑Z小·☁。此時氣泡的半徑等於毛細管半徑▩◕☁,氣泡成半球狀·☁。此後▩◕☁,氣泡破裂並脫離毛細管▩◕☁,新氣泡繼續形成▩◕☁,把過程中的氣泡壓力特徵曲線描繪出來▩◕☁,我們就可以用它來計算出表面張力·☁。
那麼▩◕☁,表面張力儀是如何測量液體表面張力↟││☁?
對於測量水與密度小於水的液體間的介面張力時▩◕☁,鉑金環向上動▩◕☁,而測量水與密度大於水的液體間的介面張力時環則向下動·☁。
1▩◕₪、測量水與密度小於水的液體之間的介面張力時▩◕☁,先把樣品座升高到鉑金環浸入水中約5—7mm處▩◕☁,把被測液體小心地加在水的表面上5—10mm的厚度▩◕☁,旋轉螺母B▩◕☁,玻璃杯將被調到鉑金環處於兩種液體的介面處▩◕☁,此後便按照表面張力的測量方法進行·☁。
2▩◕₪、測量水與密度大於水的液體間的介面張力時▩◕☁,鉑金環要求作用力向下▩◕☁,把密度大於水的液體放在杯子中使其達到10mm或更深▩◕☁,在這種液體上放進約5mm深的水▩◕☁,把溶液上升直到環浸入水中▩◕☁,使環處在液體的介面上時▩◕☁,指標L保持與紅線重合▩◕☁,鋼絲的扭力將被增加▩◕☁,鉑金環將被向下拉▩◕☁,這時把樣品座升高▩◕☁,使得指標L繼續與紅線重合▩◕☁,當這兩種液體之間的薄膜破裂時▩◕☁,刻度盤上的讀數便是介面張力M·☁。
使用表面張力儀的感受就是操作簡單▩◕₪、測量過程簡單▩◕☁,測量過程中使用的是一個測量探針▩◕☁,在測量一些粘稠的樣品時▩◕☁,也可以很方便準確地測量出來·☁。