Способ определения поверхностных свойств жидкостей

Способ определения поверхностных свойств жидкостей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХСВОЙСТВ ЖИДКОСТЕЙ, заключающийся в формировании капли исследуемой жидкости и измерении в ней давления, отличающийся тем, что, с целью получения непрерывной зависимости поверхностных свойств от времени, формируют кашпо фиксированного объема. 2.Способ по п.1,о тл и ч ающ и и с я тем, что, с целью повышения точности при определении поверхностного натяжения, каплю формируют на острой, кромке и измеряют давление на уровне основания капли. 3.Способ по П.1, отлич-аю-. щ и и с я тем, что, с целью повышения точности при определении краевого угла смачивания, каплю формируют g на подложке из исследуемого твердоСЛ го тела и измеряют давление на уровне основания капли.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(51) 5 0 1 N 1 3 / 0 2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВЪ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3356684/18-25 (22) 10.09.81 (46) 07.06.84. Бюл. Р 21 (72) И.С.Кисиль и A.Ã.Ìàëüêo (71) Ивано-Франковский институт нефти и газа (53) 532.64.532.612 ° 3(088.8) (56) 1. Иващенко 10.H. и др, К вопросу о расчете поверхностного натяжения жидкостей по размерам лежачей капли.-В кн. "Поверхностные явления в расплавах и процессах порошковой металлургии". Киев,"Изд-во AH УССР, 1960, с. 391-417.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 532789, кл. G 01 К 13/02, 1974 (прототип) . (54) 1,57) 1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ СВОЙСТВ ЖИДКОСТЕЙ, заключающийся в формировании капли исследуемой жидкости и измерении в ней давления, отличающийся тем, что, с целью получения непрерывной зависимости поверхностных свойств от времени, формируют каплю фиксированного объема.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности при определении поверхностного натяжения, каплю формируют на острой кромке и измеряют давление на уровне основания капли.

3. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности при определении краевого угла смачивания, каплю формируют щ на подложке из исследуемого твердого тела и измеряют давление на уровне основания капли.

С:

109á 542

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к методам определения поверхностных свойств чистых жидкостей и растворов поверхностно-активных веществ (ПАВ), и может найти применение для

5 йепрерывного исследования временной зависимости поверхностного натяжения и краевого угла смачивания жидкостей и растворов в лабораторных условиях.

Известен способ определения поверхностного натяжения б жидкостей по размерам лежачей капли, в процессе которого формируют каплю исследуемой жидкости, с помощью соответствующей оптической аппаратуры измеряют ради- l5 ус экватора капли и отрезок> равный расстоянию от вершины капли до вершины прямого угла, образованного прямыми, касающимися контура капли,. а биссектриса которого совпадает с 20 осью вращения капли (11, К недостаткам способа определения поверхностной энергии жидкостей по размерам лежачей капли относится сложность измерения необходимых р5 размеров капли и других необходимых расстояний, а также дискретность полученных результатов измерения во времени (для получения окончательных результатов определения только одно- О го значения 0 требуется около часа времени), что исключает возможность применения способа для исследования динамики поверхностной энергии растворов наиболее распространен--,.5 ных в отечественной промышленности

ПАВ.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ определения поверхностных свойств жидкостей, заключающийся в формировании газового пузырька в исследуемой жидкости и измерении в нем давления. По данному способу из калиброванного капилляра выдавливают газ, измеряют максимальное давление, необходимое для образования газового пузырька, затем повтОрно выдавливают газовый мениск без образования газового пузырька, измеряют давление в образовавшемся га- 5О зовом мениске, а по разности измеренных давлений судят о поверхностных свойствах f2) .

К недостаткам указанного способа определения поверхностного натяжения следует отнести дискретность полученных результатов измерения во времени, вызванную тем, что промежуток времени между двумя последующими моментами достижения максимальных 6О давлений в капле имеет место неин формационный промежуток времени, на протяжении которого вследствие действия различных физико-химических процессов измеряемое поверхноСт ное натяжение может значительно измениться.

Цель изобретения — получение непрерывной зависимости поверхностных свойств от времени.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения поверхностных свойств жидкостей, заключающемуся в формировании капли исследуемой жидкости и измерении в ней давления, формируют каплю фиксированного объема, Предлагается также с целью повышения точно"ти при определении поверхностного натяжения формировать каплю на острой кромке и измерять давление на уровне основания капли.

Кроме того, предлагается с целью повышения точности при определении краевого угла смачивания формировать каплю на поцложке из исследуемого твердого тела и измерять давление на уровне основания капли.

Отличительной особенностью предлагаемого технического решения является то обстоятельство, что оно дает воэможность исследовать динамику измерения поверхностных свойств на границе раздела @аз во времени.

На фиг,1 изображено устройство, позволяющее определить поверхностное натяжение жидкости при его.непре. рывной регистрации зависимости, на фиг.2 — устройство, позволяющее определить краевой угол смачивания при регистрации его непрерывной зависимости во времени.

Устройство, реализующее предлагаемый способ при определении поверхностного натяжения, состоит из прецизионного эадатчика 1 объема Капли, внутренняя полость которого соедине. на с внутренним гространством капли с помощью капилляра 2, На твердой горизонтальной подложке 3 из любого твердого материала изготовлено строго калиброванное отверстие с острой кромкой 4 радиусом Г . Поверхность верхней части острой кромки является строго горизонтальной. На уровне этой поверхности установлено отборное устройство датчика 5 давления, соединенного с помощью линии 6 связи с вторичным регистрирующим прибором 7, отградуированным непосредственно в единицах поверхностного натяжения жидкости 8 (Фиг.l)l

Устройство, реализующее предлагаемый способ при определении краевого угла смачивания, отличается от устройства, реализующего предлагаемый способ при определении поверхностного натяжения тем, что подложка

9 изготовлена иэ твердого исследуемого материала беэ размещенного на ней отверстия с острой кромкой (фиг,7), 1096542

b= r aP 0,5Z93-0,2256 0,0<321

Составитель A.Êoùååâ

Редактор E.Ïàïï Техред Т.Маточка Корректор Л.Пилипенко

Заказ 3816/31 Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

В основе предлагаемого способа при определении поверхностного натяжения лежит тот факт, что капля на кромке капилляра описывается математически системой уравнений, связывающих поверхностное натяжением объем капли Ч., разность удельных весов исследуемой жидкости и окружающего газа dg и избыточного давления в капле на уровне ее основания Р. 10

Способ определения поверхностного натяжения с помощью вышеописанного устройства осуществляют следующим образом.

С помощью прецизионного, задатчи- 15 ка 1 объема капли с учетом внутреннего объема капилляра 2 и объема полости от верхней плоскости кромки 4 калиброванного отверстия до верхней плоскости горизонтальной подложки 20

3 выдавливают каплю 8 заданного объема V определяемого,. например, иэ соотношения

/t =1,0 (1)

Непрерывно измеряют с помощью дат чика 5 избыточное давление в капле

hP на уровне плоскости острой кромки и при выполнении условия (1). значение поверхностного натяжения 6 рассчитывают по формуле 30 где d P — измеренное давление в капле, Н/м

Ц вЂ” разность удельных весов жидкости в капле и окружающего газа, Н/м, радиус острой кромки калиброванного отверстия,м", б — поверхностное натяжение, Н/м

Выражение (2) при условии выполнения условия (1) справедливо для диапазона изменения о 5 10 > — 100 10 Н/м, диапазона 6 0,1 10 3 10 м, диапазона Ц 5 10 — 1,5 ° 10 Н/м 3.

Погрешность расчета с помощью 1) не превышает 0,05% с учетом указанных диапазонов изменения параметров, г,d(. Введенная операция измерения давления в капле на уровне ее основания при постоянном объеме капли позволяет также определять крае- вой угол смачивания жидкостью поверхности твердого материала, если каплю формировать не на острой кромке капилляра, а на подложке иэ твердого материала. В этом случае краевой угол рассчитывают по формуле

8 =агссоя fP+ (1-P )(0, 5214-0,2464P+

+ О, 22691 Яю, р 3) где P=1-0,51408 д, „ при условии, что

Технико-экономический эффект предлагаемого способа определения по верхностных свойств жидкостей заключается в увеличении информативности измерений, что в свою очередь дает возможность оптимально управлять различными технологическими процессами, в которых поверхностные явления, происходящие на границах раздела фаэ, имеют важное значение.