Способ измерения краевых углов смачивания

Способ измерения краевых углов смачивания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

№ |49943

Класс 42l, 13о, СССР

ЕСТ бр, ц |1, с.

|М

I г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Подписная группа № 173

П. П. Пугачевич

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КРАЕВЪ|Х УГЛОВ СМАЧИВАНИЯ

Заявлено 15 декабря !96! г. за № 755685/26-10 в Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Опубликовано в «Бюллетене изобретений» ¹ 17 за 1о62 г, Предложение относится к способу измерения краевых углов смачивания с помощью известных гравитационных газовых приборов для определения поверхностного натяжения. Сущность способа заключается в том, что для упрощения измерения определяют расстояния от поверхности жидкости в манометрическом резервуаре до среза калиброванной трубки и капиллярной трубки, отношение которых пропорционально косинусу краевого угла смачивания. Способ позволяет производить измерения без учета плотности и поверхностного натяжения жидкости.

На фиг. 1 и 2 показан известный гравитационный газовый прибор, с помощью которого осуществляют способ измерения краевых углов смачивания.

Тща1ельно вымытый и высушенный прибор подвергают термовакуумной обработке, затем через трубку 1 в него перегоняют некоторое количество исследуемой жидкости, заполняют прибор инертным газом до небольшого давления и в таком виде отсоединяют его от системы, которая служила для откачки прибора и перегонки в него жидкости.

Заполненный жидкостью и газом прибор помещают в термостат.

При вращении прибора вокруг оси, перпендикулярной к плоскости чертежа, против часовой стрелки на угол, несколько превышающий 90, жидкость из резервуара 2 по трубке 3 перемещается в резервуар 4, от куда по трубке 5 попадает в манометрический резервуар б. Благодаря этому под поверхностью жидкости в резервуаре 4 будет создано разряжение и вытекание жидкости из резервуара 4 прекратится. Одновременно с этим жидкость из манометрического резервуара б будет перете1 ать в резервуар 2 через сужение 7 и на конце калиброванной трубки 8 начнет формироваться газовый пузырек. Как только уровень жидкости и манометрическом резервуаре б опустится на высоту й,, соответствующую максимальному давлению в газовом пузырьке, пузырек оторвется от калиброванной трубки 5 и вслед за ним через калиброванную трубку продавится еще серия пузырьков. Благодаря этому давление над поЮо 149943 верхностью жидкости в резервуаре 4 повысится, часть жидкости из резервуара 4 вытечет. в резервуар 6 и продавливание пузырьков прекраЪ тится. .Но так как жидкость из манометрического резервуара 6 будет непрерывно вытекать через сужение 7 в резервуар 2, то уровень ес в резервуаре 6 снова начнет понижаться и как только расстояние этого у) овня до среза калиброванной трубки 8 станет равным Ьь через калиброванную трубку 8 продавится вторая серия пузырьков и т. д.

Периодическое продавление пузырьков будет продолжаться до тех пор, пока уровень жидкости в резервуаре 4 не опустится до верхнего основания трубки 6 или не будет заполнен жидкостью резервуар 2. Поворачивая прибор так, как описывалось выше, можно перелить жидкость из резервуара 2 в резервуар 4, а по возвращении прибора в исходное положение (фиг. 2) продал>кить измерения.

Измерив высоту Ь, катетометром, зная радиус v калиброванной трубки 8 и плотности р жидкости при данной температуре, рассчитываIoT поверхностное натяжение жидкости. Если по достижении максимального давления в газовом пузырьке на фазе калиброванной трубки 8 над поверхностью жидкости в резервуарах 4 и б давления газа будут равны соответст венно Р, и Р, то давление Р будет равно:

=gp (h +hg) +P> Рй„ где g — ускорение силы тяжести; Ь, — расстояние уровня жидкости в манометрическом резервуаре 6 до среза калиброванной трубки 8;

Ь вЂ” глубина погружения калиброванной трубки в жидкость; Р>,„ — член, определяющий капиллярное поднятие жидкости в резервуаре 4.

Давление газа для калиброванной трубки 8 будет:

Р = Р + gp1>2 Т Р1 — Pl п (2) где P o — максимальное давление, необходимое для формирования газового пузырька. Решая уравнение (1) и (2), совместно получаем максимальное давление: Р =gph (3) .

Если калиброванные трубки 8 узкие, то максимальное давление будет:

7 У

V (6) 2а а если калиброванные трубки 8 широкие, то a =xhl, где а = — капилgo лярная постоянная; х — эффективный радиус широкой калиброванной трубки 8, который рассчитывается методом последовательных приближений с помощью таблицы Сагдена. Путем поустановки Ро и а в уравнение (3) находят для узких калиброванных трубок:

) — а prh (4) а для широких калиброванных трубок:

s= -goxh (5)

Если в приборе будет узкая манометрическая трубка 9 с внутренним радиусом г„ то зная величину капиллярного поднятия ЛЬ в этой трубке, рассчитывают краевой угол смачивания, который будет: совр =

>г ЬЬ

2о № 149943

Решая это уравнение с уравнениями (4) и (5), находят для случая узких калиброванных трубок 8: (8) Предмет изобр етения

Способ измерения краевых углов смачивания с помощью гравитационных газовых приборов для определения поверхностного натяжения, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения измерений, определяют расстояние от поверхности жидкости в манометрическом резервуаре до среза калиброванной трубки и капиллярной трубки, отношение которых пропорционально косинусу краевого угла смачивания.

Фиг 1

Фиг. 2

r,Дh сов р =

rh, а для случая широких калиброванных трубок 8 будет:

r Дй, совр =

xh, Если радиус r калиброванной трубки 8 будет равен радиусу r, узкой манометрической трубки 9, то уравнение (7) будет

Дй! сов р= (9)

h, Измерение поверхностного натяжения и краевых углов смачивания с помошью гравитационных газовых приборов можно проводить в большом температурном интервале, верхняя граница которого будет определяться свойствами изучаемой жидкости и стойкостью материала прибора (стекло, кварц) .