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吊环张力仪是测量纯液体和溶液表面张力最常用的技术。由于涉及到复杂的润湿问题,吊环拉伸法很难应用于液/液界面。
du Noüy ring 在界面(可以是液体蒸汽或液体-液体界面)下方插入一个细丝环并保持水平。然后环通过接口向上拉。天平测得的力F通过最大Fmax
[i]. L. du Noüy, J. General Physiol. 1(1919)521
其中R是环的半径。注意,要保持Eq. (V.1),导线的半径必须比环的半径小得多,并且溶液必须完全浸湿导线。因此,通常使用干净的铂丝。为了精确测量,需要使用理想情况下的修正因子f
该修正因子fcorr是环几何形状和液体密度r的函数,并包含在大多数张力计的软件中,如TE 2/3。然而,它也可以通过使用表来确定。
例如,Harkins和Jordan [[i]]已将该因子作为R/ R和R3/V的函数列成表,其中R是导线的半径,V=Fmax/(g Dr)是浮在自由表面之上的液体的体积。进一步的作者提高了校正因子的准确性,并将表扩展到更大范围的R/ R比[[ii]]。附录一给出的修正因子表取自[5]
[i]. W.D. Harkins and H.F. Jordan, J. Am. Chem. Soc., 52 (1930) 1751 [ii]. C. Huh C and S.G. Mason, Colloid Polymer Sci., 253(1975)566, 255(1977)460
测试流程:
环张力测量是基于从液体中拉出一个环,并测量附着的液体半月板的重量。
环在液体的外部,并向表面方向移动(或等效地液体容器向上移动到环)。该位置用于确定电子力天平的零点。
环接触液体表面。由于环的浮力,测量的力略有下降。(2)
环必须被液体润湿。将环浸入液体中需要一定的力,相当于润湿的功。(3)
这个环浸入液体中。这是表面张力实验的起始位置。(4)
环以恒定的速度从液体中移出。(5)
一个液体的半月板被环拉出来。测得的力增加了。(6)
液体弯月面增大,力接近最大值。(7)
力通过最大值,然后再次减小。根据上面的公式(V.2),最大力对应于被测液体的表面张力。(8)
进一步拉环会导致半月板破裂。这一过程是要避免的,软件关心的是,环,在通过最大的力后,被移回液体再次。(9)
重新建立位置(4)后,可以开始进行后续的测量。由张力计的力传感器测得的力的变化如图V.2所示。所给的数字表示实验的各个阶段。该软件控制环的运动(实际上,当环处于静止状态时,含有液体的盘子在移动),并确定形成的半月板的最大重量。