液體表面張力的測試方法

測試液體表面張力的方法有很多種，如力測量法(通常是運(yùn)用探針使其與待測的界面接觸，然后通過天平來測量施加/作用在探針上的力。為了保證界面在探針表面上的潤濕性，探針通常由金屬制成。包括掛環(huán)法、平板法)；壓力測量法(是通過測量界面兩相的壓力差，然后運(yùn)用的楊氏公式來計算表面張力。包括毛細(xì)管升高法、大氣泡壓力法)；界面形狀分析法(是基于對一處于力平衡狀態(tài)的界面的形狀的分析，是一種光學(xué)分析法。包括懸滴法、旋轉(zhuǎn)滴法、體積法)等。

其中毛細(xì)管上升法和大氣泡壓力法不能用來測液—液界面張力；吊板法和大氣泡壓力法可以用來測試動態(tài)表面張力。

A. 掛環(huán)法/吊環(huán)法/白金環(huán)法：用圓環(huán)(常用細(xì)鉑絲圈成)插入液體中，與液面接觸后再緩緩上拉出一個液體膜(類似肥皂泡)，測量提高環(huán)的高度時所需要施加的力。

B. 威廉米平板法/吊板法/吊片法/薄板法/白金板法：用表面光滑、均勻的蓋玻片、云母片、濾紙或鉑片等掛在扭力天平或鏈?zhǔn)教炱缴?，然后垂直插入液體中，使其底邊平行面剛好與液面接觸，測量在浸濕過程中所受的力。

C. 毛細(xì)管升高法：將一支毛細(xì)管插入液體中，液體會沿毛細(xì)管上升，直到毛細(xì)管內(nèi)外液體達(dá)到平衡狀態(tài)為止。此時液面對液體所施加的向上的拉力與液體向下的力相等。通過測量液面升高的高度，及已知毛細(xì)管內(nèi)徑和液體與毛細(xì)管管壁間的接觸角(通常默認(rèn)為是0)，就可計算出表面張力。

D. 大氣泡壓力法：在已知密度的液體中，插入一個半徑為r的毛細(xì)管，經(jīng)毛細(xì)管吹入一極小的氣泡。在泡剛形成時，由于表面幾乎是平的，所以曲率半徑R大；當(dāng)氣泡形成半球形時，曲率半徑R等于毛細(xì)管半徑r，此時R值小。隨著氣泡的進(jìn)一步增大，R又趨增大，直至逸出液面。測得了氣泡成長過程中的高壓力差，在已知毛細(xì)管半徑的情況下就能計算出表面張力。

E. 懸滴法：是根據(jù)在水平面上自然形成的液滴的幾何形狀計算表面張力。適用于界面張力和表面張力的測量。也可以在非常高的壓力和溫度下進(jìn)行測量。

注：用懸滴法測試液體表面與空氣所形成的夾角，其液體密度要已知。

F. 旋轉(zhuǎn)滴法：可用來測定表/界面張力，尤其適應(yīng)于低范圍(0.1mN/m以下)界面張力的測量。測量的值是一個處于比較密集的物態(tài)狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)的液滴的直徑或總體幾何形狀。

G. (液滴)體積法：非常適用于動態(tài)地測量表/界面張力。測量的值是一定體積的液體分成的液滴數(shù)量。液滴體積法其實是懸滴法的情況：懸滴的體積增大到無法再由表/界面張力來支撐，而導(dǎo)致表/界面撕裂而掉下。但掉下的并不是整個液滴的體積，有部分剩留在毛細(xì)管/針管管端口上，這使得掉下的液滴的體積無法計算，需要加入經(jīng)驗校正因子。