表面张力仪的原理
铂金环法表面张力仪特点及技术指标
铂金环法表面张力仪特点及技术指标R866-BZY-102表面张力仪采用铂金环测试原理，全量程自动校正数据准确可靠、重复性极好，能准确测试不同液体的界面张力，如油/水界面等；产品特点：1. 手动控制样品台升降；2. 峰值自动保持；3. 全量程清零，一键完成，瞬间归零，零位稳定无漂移；4. 显示值为试样的力值，需通过计算软件换算为表面张力（免费提供计算软件）或选购数据处理软件自动计算；5. 铂金环丝半径为0.185mm，环半径为9.55mm，环周长为60mm；6. 完全符合下列国内、国际标准：GB/T 22237-2008 表面活性剂表面张力的测定JB/T 9388 - 2002 界面张力仪技术条件JB/T 18396-2001 天然乳胶环法测定表面张力SH/T 1156-95 合成乳胶表面张力测定法GB/T 6541 - 86 石油产品油对水界面张力测定法（圆环法）ISO 1409-1995 塑料、橡胶、聚合物分散体和乳胶表面张力的测定ISO 6295-1983 石油产品矿物油油对水界面张力的测定（圆环法）GB/T 5549（ISO304-1985）用拉起膜法测定表面张力以及ISO14090-82、ASTM D1417、EN14370、ZB2025-93、GB2960-82、GB6541-86等标准7. 仪器结构合理，独立工作，无需任何附加设备（如外接电脑等）；8. 测试数据可通过RS232C输出9. 可完全替代指针式机械表面张力仪10. 本系列仪器除了手动控制试样平台升降外，主要结构和技术参数与QBZY系列相仿，具有高品质设计、经济型价格，性价比特高主要技术参数：测试模式：铂金环法操作方式：样品台手动升降，自动测量测试范围：0－600mN/m灵敏度：0.1 mN/m测量精度：±0.1mN/m （测试20℃时的2次蒸馏水，与文献值的误差）重复性：±0.1mN/m （测试20℃时的2次蒸馏水，与文献值的误差）数据显示：宽视角背光液晶显示屏并需换算试样温度范围：0 - 110℃（需选配恒温浴槽和恒温池）测量时间：测量低浓度样品液需3－5秒容器常量：最少15ml数据输出：RS 232C串口或选配USB数据接口电源：市电AC220V, 1A先进的技术、稳定的质量、超高的性价比、完善的服务，特别适合工矿企业新品开发、质量检测以及大专院校科研、教学使用。
张力仪的使用方法
目录第一章概述 (3)第二章基本原理 (3)2.1 什么是表面张力？ (3)2.2 白金板法 (4)2.3 白金环法 (5)2.4 白金板与白金环比较 (6)第三章表面张力仪的技术参数及组成 (7)3.1技术指标 (7)3.2系统组成……………………………………………………………………………错误！未定义书签。
3.3 仪器部件示意图及说明 (7)第四章操作方法 (9)4.1 请在正式作测试前，确认已经熟悉以下注意事项： (9)4.2 故障排除方法： (11)4.3测试方法： (12)4.3.1标准测试方法：（最常用） (12)4.3.2中高粘度液体的测量： (14)4.3.3测量表面活性剂 (15)4.3.4测量界面张力的方法 (16)附录1：20℃时某些液体的表面张力值 (22)附录2：不同温度时水的密度、粘度及与空气界面上的表面张力 (23)第一章概述众所周知表面张力 (SURFACE TENSION) 是决定液体溶解度(solubility)、润湿性(wetting)、发泡性(bubbling)、涂布(coating)及渗透性(permeability)等性质的基本原理。
人们经常对某种给定的液体进行表面张力分析，进而研究该液体相对于其他液体或固体的物理表现。
而这种研究正是产业化过程中进行质量控制的基本手段。
Q BZY系列全自动表面张力仪恰好为客户进行表面张力方面的研究提供了完善的解决方案。
它完美的“在线性”，完全能够测出因溶液时间变化或表面活性剂存在而出现的变化值。
而且，它的应用范围更会因使用者合理且精明的运用而更为广泛。
仪器特色相对于其他表面张力仪而言，Q BZY系列表面张力仪包括但不仅限于如下优点：✧全自动化测量，将人为误差降到最低；✧自动读取表面张力平衡值；✧一键清零（0－全量程间的任意数值），绝对准确；✧一键校正配合随机附带的标准砝码，准确迅速；✧采用国际先进的传动技术，将试样平台升降更平稳可靠，且无震音。
表面张力仪的测试原理
表面张力仪的测试原理概述表面张力仪（Surface Tension Meter）是一种用于测量液体表面张力的仪器，它可以通过不同的方法，如静态与动态方法，来测量液体的表面张力值。
表面张力是指液体表面上单位长度的能量，通常用mN/m（米牛每米）或dyn/cm（达因每厘米）来表示。
表面张力仪可以用于对化学、物理和生物学领域中液体表面性质的研究。
静态方法静态方法是最常用的表面张力测量方法之一。
它可以用来测量水、有机液体或十六烷等不同液体的表面张力。
下面是静态方法的测试流程：1.将表面张力仪固定在一个框架上，框架上有一块水平的玻璃板。
2.用注射器将待测液体缓缓注入框架内，直到液体与玻璃板成一定的角度，此时液体表面高于玻璃板的高度。
3.开始测试，根据压电传感器读数可以计算出液面与玻璃板间的切线张力。
静态方法测量得到的值是相对准确的，但必须在一定范围内保证测试环境的相对湿度和温度。
同时，如果使用美洽力法进行测试，最后会得到一个浓缩系数，可以帮助计算出液体在界面上的活性系数。
动态方法动态方法也是表面张力测量中常用的方法之一，它可以测量多种表面张力的液体，如水、甘油、二甲苯等。
下面是动态方法的测试流程：1.使用注射器在表面张力仪的玻璃框架内注入待测液体。
2.启动仪器，在预设的频率下开始进行振荡。
3.通过测量振荡的幅值以及周期时间，利用拉普拉斯公式来计算出液体表面张力。
动态方法相对于静态方法需要更精准的仪器，同时还要对液体的粘度以及挥发性进行控制。
由于动态法的测量对环境干扰比较小，因此动态方法通常比静态方法更精准。
总结表面张力仪的测试原理在不同方法下具有不同的特点。
静态方法可以得到比较准确的结果，但其测试中需要保证环境条件相对稳定；动态方法的误差较小，但需要更精确的仪器，并且还要对液体的粘度和挥发性进行控制。
表面张力的测量可以用于支持在各种应用领域中所需的物理化学属性。
表面张力仪的使用及操作
表面张力仪的使用及操作1. 工作原理1.1 表面张力众所周知，我们可以根据分子间的互相吸引力来解释液体的性质。
这种分子间的吸引力就被称之为分子内聚力或称范德华力。
而表面张力、界面张力以及相类似的现象就是用来解释分子内聚力的基本物理现象。
具体来说，构成液体的分子在表面上所受的力与本体内的会不相同。
在本体内的分子所受的力是对称的、平衡的。
而在表面上的分子，受本体内分子吸引而无反向的平衡力。
这就是说，它受到的是拉入本体内的力。
也就是说，力图将表面积缩小，使这种不平衡的状态趋向平衡状态。
热力学的说法是：要将这体系的表面能降至最小，这个力就称为“表面张力”，也说是单位面积上的自由能（J/m 2），也就是形成或扩张单位面积的界面所需的最低能量。
它的数值和表面张力（N/m ）一致。
由于习惯，常用表面张力表示表面自由能，它对液体表面的物理化学现象起着至关重要的作用。
在日常生活中，早晨荷叶上的露珠、杯子中的弧形水面等均为表面张力现象，如图1。
θγS γSL 固体液体 γLγS ＝γL ・cos θ＋γSL Young equationγS ： 固体表面张力γSL ： 固/液表面张力γL ： 液体表面张力θ ： 接触角图1 液体表面张力机理图2.2 白金板法当感测白金板浸入到被测液体后，白金板周围就会受到表面张力的作用，液体的表面张力会将白金板尽量地往下拉。
当液体表面张力及其他相关的力与平衡力达到均衡时，感测白金板就会停止向液体内部浸入。
这时候，仪器的平衡感应器就会测量浸入深度，并将它转化为液体的表面张力值。
具体测试过程中，白金板法的测试步骤为：（1）将白金板浸入液体内；（2）在浸入状态下，由感应器感测平衡值；（3）将感应到的平衡值转化为表面张力值，并显示出来。
如图2.バ ネ の 力表 面 張 力 平衡值表面张力 液体样品 液体样品 1) 感测白金板的表面张力将远大于液体的表面张力，以便于液体有效润湿白金板及在板上爬升； 2) 液体会在白金板周围形成一个角度的弧形液面；3) 表面的分子力发生作用，并将白金板往下拉。
最大泡压法测定溶液的表面张力（泡压法、滴重法、毛细管升高法）
最⼤泡压法测定溶液的表⾯张⼒（泡压法、滴重法、⽑细管升⾼法）表⾯张⼒的测定——最⼤⽓泡压⼒法、滴重法、⽑细管升⾼法⼀、实验原理：1.最⼤⽓泡压⼒法测定表⾯张⼒（装置如下图所⽰）：其中，B是管端为⽑细管的玻璃管，与液⾯相切。
⽑细管中⼤⽓压为P0。
试管A中⽓压为P，当打开活塞E时，C中的⽔流出，体系压⼒P逐渐减⼩，逐渐把⽑细管液⾯压⾄管⼝，形成⽓泡。
当⽓泡在⽑细管⼝逐渐长⼤时，其曲率半径逐渐变⼩，⽓泡达最⼤时便会破裂。
此时⽓泡的曲率半径最⼩，即等于⽑细管半径r，⽓泡承受的压⼒差也最⼤△P=P0-P=2γ/r 此压⼒差可由压⼒计D读出，故γ=r△P/2若⽤同⼀⽀⽑细管测两种不同液体，其表⾯张⼒分别为γ1、γ2，压⼒计测得压⼒差分别为△P1、△P2则：γ1/γ2=△P1/△P2若其中⼀种液体的γ已知，例如⽔，则另⼀种液体的表⾯张⼒可由上式求得。
2．⽑细管⾝升⾼法（装置如下图所⽰）：⽑细管法测定表⾯张⼒仪器⽑细管表⾯张⼒⽰意图当⼀根洁净的，⽆油脂的⽑细管浸进液体，液体在⽑细管内升⾼到h⾼度。
在平衡时，⽑细管中液柱重量与表⾯张⼒关系为：2πσrcosθ=πr2gdhσ=gdhr/2cosθ（1）如果液体对玻璃润湿，θ=0，cosθ=1（对于很多液体是这样情况），则：σ=gdhr/2 （2）式中σ为表⾯张⼒；g为重⼒加速度；d为液体密度；r为⽑细管半径。
上式忽略了液体弯⽉⾯。
如果弯⽉⾯很⼩，可以考虑为半球形，则体积应为：πr3 -2/3πr3 =1/3πr3从（2）可得：σ=gdr/2（h+1/3r）（3）更精确些，可假定弯⽉⾯为⼀椭圆球。
（3）式应变为：σ=gdhr/2（1+1/3（r/h）-0.1288（r/h）2+0.1312（r/h）3）（4）3. 滴重法（装置如右图所⽰）：从图中可看出，当达到平衡时，从外半径为r的⽑细管滴下的液体重量应等于⽑细管周边乘以表⾯张⼒，即：mg=2πσr （5）式中m为液滴质量；r为⽑细管外半径；σ为表⾯张⼒；g为重⼒加速度。
实验八十三 最大泡压法测定溶液的表面张力
EMBED Equation.3 （3）
式中k为经验常数，与溶质的表面活性大小有关。由上式可知，当浓度很小时，Γ与c成直线关系；当浓度较大时，Γ与c成曲线关系；当浓度足够大时，则呈现一个吸附量的极限值，即 EMBED Equation.3 。此时若再增加浓度，吸附量不再改变。所以 EMBED Equation.3 称为饱和吸附量。 EMBED Equation.3 可以近似的看做是在单位表面上定向排列呈单分子层吸附时溶质的物质的量。求出 EMBED Equation.3 值，即可算出每个被吸附的表面活性物质分子的横截面积As。
式中L为阿伏加德罗常数。
因此，如测得不同浓度溶液的表面张力，从γ-c曲线可求得不同浓度的斜率dγ/dc，即可求出不同浓度的吸附量Γ，再从c/Г-c直线上求出Г∞，便可计算出溶质分子的横截面积As。
4、最大泡压法
测定表面张力的方法很多，本实验用最大泡压法测定正丁醇水溶液的表面张力。实验装置如图83-4所示。
式中γ为液体的比表面自由能，单位为J·m-2，即增加单位表面积引起系统吉布斯自由能的增量，或者单位表面积上的分子比相同数量的内部分子“超额的” 吉布斯自由能。也可将γ看作液体限制其表面，力图使它收缩的单位直线长度上所作用的力，称为表面张力，单位为N·m-1。γ表示了液体表面自动缩小趋势的大小，其值与液体的成分、溶质的浓度、温度及表面气氛等因素有关。
2、溶液的表面吸附
纯液体表面层的组成与内部的组成相同，因此，纯液体降低表面自由能的唯一途径是尽可能缩小其表面积。对于溶液，由于溶质能使溶剂表面张力发生改变，因此，可以通过调节溶质在表面层的浓度来降低表面自由能。
物理化学实验报告-溶液表面张力的测定及等温吸附(2)
p最大 = p大气 − p系统 = ∆p
毛细管内气体压力必须高于大试管内液面上压力的附加压力以克服气泡的表面张力，此附加压力∆p与 表面张力γ成正比，与气泡的曲率半径R成反比，其关系式为：
2γ ∆p = R
如果毛细管半径很小，则形成的气泡基本上是球形的。随着气泡的形成曲率半径逐渐变小，直到形成
装
半球形。这时曲率半径R与毛细管内半径r相等，曲率半径达到最小值。
数字式微压差测量仪当表面张力仪的活塞使水缓慢下滴而减小系统压力这样毛细管内液面上受到一个比试管中液面上大的压力当此压力差在毛细管尖端产生的作用力稍大于毛细管管口液体的表面张力时气泡就从毛细管口逸出这一最大压力差可由数字式微压差测量仪测出
1.精密恒温水槽；2.带有毛细管的表面张力仪； 3.滴液漏斗；4.数字式微压差测量仪
答：实验中，气泡的速度对实验数据有很大的影响。速度过快，会使数据变大。因此，保持相同的气泡速
度对于实验的成败有很大的关系。而实验装置中，随着滴液漏斗中水的不断流出，滴液的速度会减慢，装
置的此处有待改进。另外，毛细管的竖直以及毛细管进入液面的深度，对于测定结果都有一定的影响，实
装
验中应该注意。实验的数据处理也是很关键的一步，对测量结果有较大影响。
=
71.97 280.7
=
0.2564
mN
∙
m−1
∙
Pa−1
2. 求出各浓度正丁醇溶液的表面张力。
γ溶液 = K∆p溶液
表 1 正丁醇溶液表面张力的测定数据记录表
c mol ∙ L−1
0
0.02 0.04 0.06 0.09 0.12 0.16 0.2 0.24
∆pm1 Pa ∆pm2 Pa ∆pm3 Pa ∆pm Pa γ mN ∙ m−1
实验五溶液表面张力的测定
四、实验步骤： 实验步骤：
1、毛细管常数的测定： 按实验装置图装好仪器，打开恒温水浴，使其温度稳定于25℃。取一支 浸泡在洗液中的毛细管依，次用自来水，蒸馏水反复清洗若干次，同样把 玻璃套管也清洗干净，加上蒸馏水，插上毛细管，用套管下端的开关调节 液面恰好与毛细管端面相切，使样品在其中恒温10分钟。在分液漏斗中加 入适量的水并与吸滤瓶连接好，注意切勿使体系漏气。然后调节分液漏斗 下的活塞使水慢慢滴入吸滤瓶中，这时体系压力逐渐增加，直至气泡由毛 细管口冒出，细心调节出泡速度，使之在5－10秒钟内出一个。注意气泡爆 破前Ｕ型压力计两边的读数，并重复记录最高最低值三次，求平均值而得。 根据手册查出25℃时水的表面张力为＝71.97×10-3N·m-1，以σ/△h =K求
1、测定不同浓度（c）正丁醇水溶液的表面张力（s）。 2、了解表面张力的性质、表面能的意义以及表面张力和吸附的关系。 3、掌握一种测定表面张力的方法—最大气泡法。
二、实验原理： 验原理：
1.表面张力的概念：在表层中，由于表面分子 净受一个向内的拉力的作用使部分表面分子进入 到内部，使表面分子总数减少，因此，表层分子之间的距离加大，从而使 表面分子沿该方向上的引力增大，这就使得分子间产生一个相互收缩的力， 这个分子间相互作用收缩的力就称为表面张力。 2表面张力是液体的重要特性之一，与所处的温度、压力、液体的组成共存 的另一相的组成等有关。纯液体的表面张力通常指该液体与饱和了其自身 蒸气的空气共存的情况而言。
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表面张力仪的原理
表面张力仪主要用于测量液体的表面张力，其工作原理主要包括以下几种方法：
1．静电平衡原理：当细丝或薄膜浸入到液体表面上时，它们会受到表面张力的作用而产生向上的拉力。
这种拉力可以通过砝码的减少来反映，直至达到平衡状态。
这时，细丝或膜的表面张力等于砝码减去悬挂重量的张力，使得细丝或膜静止在它所接触的液体表面上。
2．鼓泡法原理：表面张力仪利用液体分子间的吸引力，以及气泡在液体中形成时会受到表面张力的挤压。
通过测量气泡在形成过程中半径的变化，可以得到表面张力的大小。
3．平衡法原理：表面张力仪通过悬挂一个称重杆或环于被测试液体表面上，并测量该杆或环在液体表面产生的力与其重量之间的关系，以此来计算表面张力。
此外，表面张力仪也可以根据液滴的形成过程来分析液体的表面张力。
这种方法通常结合了摄像技术和图像处理技术，通过对液滴形状和大小的监测来估算表面张力。