表（biǎo）麵張力儀測試（shì）原（yuán）理

   ⒈ 什麽是表麵張力
   *,我們可以根據分子（zǐ）間的互相吸引（yǐn）力來解釋液體的性質.這種（zhǒng）分（fèn）子
間的吸引力就被稱之為分子內聚力或稱範德華（huá）力.而表麵（miàn）張力,界麵張力以及相
類似的現象就是用（yòng）來解釋分子（zǐ）內聚力（lì）的基本物理現象.
    具體（tǐ）來說,構成液體的分子在表麵上所受的力與本體內的會不相同（tóng）.在本體內的分子所受的力是對稱（chēng）的,平衡的.而在表（biǎo）麵上的分子,受本體內分子吸引而無反向的平衡力.這就是說,它受到的是拉入本體內的力.也就是說,力圖將表麵積縮小,使這種不平衡的狀態趨向平衡狀態.熱力學的說法是:要將這體（tǐ）係的表麵能降至zui小,這個力就（jiù）稱為"表麵張（zhāng）力",也說是（shì）單位麵積上的自由能（J/m2）,也就是形成（chéng）或擴張單位麵積的界（jiè）麵（miàn）所需的zui低能量.它的（de）數值和表麵張力（N/m）一致.由於習慣,常用表麵張力表示表麵自由能,它對液體表麵的物理化學（xué）現象起著至關重要（yào）的作用.在日常生活中,早晨荷葉上的露珠（zhū）,杯子中的弧形水麵等均為表麵張力現象.表麵張力液體表麵分（fèn）子（zǐ）
分子內聚力（lì）液體本體內分（fèn）子
γL
θ
γSγSL 固體
液體
γS=γL cosθ+γSL Young equation
γS : 固體表麵張（zhāng）力
γSL : 固/液表麵張力
γL : 液體表麵張力
θ : 接觸角
    ⒈ 白（bái）金板法
    當（dāng）感測白金板浸入到被測（cè）液體後,白金板周圍就會受到表麵張（zhāng）力（lì）的作（zuò）用,液
體的表麵張（zhāng）力會（huì）將白金板盡量地往下拉（lā）.當液體表麵（miàn）張力及其他相關的力與平衡力達到均衡時（shí）,感測白金板就會停（tíng）止向液體內部浸入.這時候,儀器的（de）平（píng）衡感應器就會（huì）測量浸入深度,並將（jiāng）它轉化為液體（tǐ）的表（biǎo）麵張力值.具體測試過程中,白金板（bǎn）法的測試步（bù）驟為:（1）將（jiāng）白金板浸（jìn）入液體內;（2）在浸入狀態下,由（yóu）感應器感測平衡值;（3）將感應到的平衡值轉化為表麵張力值,
並顯示出（chū）來. 


    表麵張力平衡值
    1） 感測白金板的表（biǎo）麵（miàn）張力將遠大於液體的表麵張力（lì）,以便於液體有效潤濕白金板及在板上爬升;
    2） 液體會（huì）在（zài）白金板周圍形成一個角度的弧形液麵;
    3） 表麵的（de）分子力發生作（zuò）用,並將白金板往下（xià）拉.As 湔鄶貅 液體樣品（pǐn） 液體樣品
    P = mg + Lγ cosθ - shρg
平衡力 = 白金板的重力 + 表麵張力總和 - 白金板受到的浮力
（向上） （向下） （向（xiàng）上）
m : 白金板的重（chóng）量
g : 重力（9.8N/ Kg）
L : 白金（jīn）板的周長
γ: 液體的表麵張力
θ: 液體與白金板間的（de）接觸角
s : 白金（jīn）板橫切麵麵積
h : 白金板浸入的深度
ρ: 液體的密（mì）度 
     硬件: 當白金板接觸到樣品液後,樣品液的表麵張（zhāng）力會將白金（jīn）板往下拉.傳感器通過平（píng）衡器感測到這個力,傳（chuán）到CPU進行處理,. 
     軟件: 傳感器感測（cè）到（dào）的力傳（chuán）到電腦CPU後,CPU通過一係列的計算,將這個力轉化成表麵張力值..終（zhōng）端打印機頻譜儀樣（yàng）品台探測白金板平衡（héng）器傳感
    顯示和輸出裝（zhuāng）置:電（diàn）腦顯示器實時輸出表麵張力值,可以將（jiāng）數據保存在硬盤中,同時也可連接
打印機（jī）,可（kě）立即列（liè）印出來..
    ⒈ 白金（jīn）環法
由於被廣泛應用於du Nou表麵張力儀,這種方法又稱為du Nouy法,並因
之操作簡便而被廣（guǎng）泛使用.白金環法這個（gè）稱法是因測試部分與液體樣品間會形成（chéng）

馬達
CPU
2r
2R
P
其中
P : 作用於白金環向下的（de）力
2r : 白金環（金屬絲（sī））的直徑
2R: 白金環的內徑 （兩個金屬（shǔ）絲中心間的距（jù）離）
表麵張力γ=F
R
P
π4
一（yī）個環形而得的.
白金環法的測量方法為:（1）將白金環輕（qīng）輕地浸入液體內;（2）將白金環
慢
慢地往上提升,即液（yè）麵相對（duì）而言下降,使得白金環下麵形成一個液柱,並zui終與
白金環分離.白金（jīn）環法就是去感測一個zui高值,而（ér）這個zui高值形成於白（bái）金環與液
體樣品將離而未離時.這個zui高值轉化（huà）為表麵張力值的精度取決（jué）於液（yè）體的粘度.
上麵等式中的F是一個修（xiū）正值,它的大小（xiǎo）取決於環的直徑與液（yè）體的性質.
這個修（xiū）正值（zhí）很重要,因為（wéi）向下的力並不一直是垂直的,而（ér）且隨白（bái）金環拉起來的（de）液
體的狀況也（yě）很複雜.
一般而言（yán）,F值通過Zuidema & Waters等式計算得到:
C
R
P
R
b
aF+ =
ρππ4
14
）（
22
2
a : 0.7250
b : 0.09075 m-1s2
c : 0.04534 - 1.679 r/R
r : 白（bái）金金（jīn）屬（shǔ）絲的半徑
R : 白（bái）金環的內徑（兩個金屬絲中心間的距離）
ρ : 液體的密度
    ⒈ 白金板與白金環（huán）法的（de）比（bǐ）較
在相關測量設備研究並生產（chǎn）出來之前,用du Nouy白金環（huán）法測量表麵張力（lì）已經有40
年的曆史（shǐ）了.相（xiàng）比較而言,Wilhelmy白金板法隻有20年的曆史.但（dàn）是,現在越來越（yuè）多的人使用白金板法來測量表麵張力.這（zhè）主要是由於白金環法存在如下各種不足:不易測得高粘度樣品的表麵（miàn）張力值; 這主要是由於在白金環內側上方受到了樣品（pǐn）向下的阻力較大 
不易（yì）測得隨時間變化的表麵張力（lì）值; 這主要是因為 白金（jīn）環（huán）隻能測得環離開液體（tǐ）時那個時間點的表麵張力值.較難保持儀器的精度; 白金（jīn）環容易變形,它的不同大小會影響（xiǎng）到（dào）表麵張力的測量.
    參考數據: （mN/m）
    油漆 含表麵活性劑的溶液
    白金環法35.432.1
    白金（jīn）板法（fǎ）31.328.8 
    油漆 將粘性物質置於環的上方, 然後進行測量 含表麵活性劑的溶液 表麵活性劑濃度較低（dī）,表麵活性劑不停（tíng）的分散（sàn）.