泡壓法測(cè)表面張力

　　液體表面的形態(tài)及大小與液體分子的體積(重量)、分子間的吸引力(凝聚力)及邊界環(huán)境(附著力)有關(guān).就液體內(nèi)部的分子而言,因分子間受到周遭四面八方相同的吸引力,故相互抵消,然而在液體表面最上層的分子,因受到鄰近側(cè)面不平衡力的影響,結(jié)果造成分子表面向液體內(nèi)部方向的作用力,此垂直液面方向的力即為表面張力.

　　測(cè)量液體表面張力時(shí),必須區(qū)分靜態(tài)及動(dòng)態(tài)表面張力測(cè)量方法,靜態(tài)方法為測(cè)量過(guò)程中,邊界表面在測(cè)量過(guò)程中維持不變,而動(dòng)態(tài)方法則不斷產(chǎn)生新的表面或邊界表面,如此表面活性物質(zhì)在測(cè)量過(guò)程中擴(kuò)散,此時(shí)表面張力值視表面活性物質(zhì)隨時(shí)間的擴(kuò)散能力而定,此表面張力取決于化學(xué)結(jié)構(gòu)及其在液體的濃度而定. 因此許多清潔及潤(rùn)濕過(guò)程的狀況及結(jié)果,完全受到動(dòng)態(tài)表面活性物質(zhì)的影響,所以能測(cè)量及紀(jì)錄表面張力隨時(shí)間的變化情形,實(shí)在非常重要. 控制毛細(xì)管產(chǎn)生氣泡的最大壓力為長(zhǎng)久以來(lái)最可行的動(dòng)態(tài)測(cè)量方法,因此方法較省時(shí)及不須復(fù)雜技術(shù),即可自動(dòng)測(cè)量在各種氣泡生成時(shí)間下的氣-液界面的表面張力. 當(dāng)使用最大氣泡壓力法測(cè)量表面張力時(shí),毛細(xì)管沒(méi)入液面,使氣流通過(guò)毛細(xì)管,增加管內(nèi)空氣壓力,毛細(xì)管下端會(huì)產(chǎn)生氣泡,此氣泡球體的半徑不斷減小,直到氣泡半徑與毛細(xì)管半徑相同時(shí),氣泡開(kāi)始脫離毛細(xì)管末端,此時(shí)氣泡壓力呈最大值,依據(jù)Laplace-relation 公式,此最大最小壓力差與表面張力有關(guān),因此藉由測(cè)量氣泡的壓力差可計(jì)算出此時(shí)的表面張力.

　　靜態(tài)水壓與毛細(xì)管沒(méi)入液面深度及液體密度有關(guān),此參數(shù)可藉由相對(duì)測(cè)量壓力差而互相消去,因此表面張力的測(cè)量不受毛細(xì)管沒(méi)入液面深淺的影響.

　　氣泡實(shí)際壽命稱為氣泡生成時(shí)間,定義為從毛細(xì)管開(kāi)始產(chǎn)生氣泡(最小氣泡壓力時(shí))至氣泡球體半徑與毛細(xì)管半徑相等時(shí)的時(shí)間(最大氣泡壓力時(shí)),此后氣泡球面急速擴(kuò)大,使得氣泡球體半徑增加,因此氣泡壓力即逐步降低.

　　我們不需詳細(xì)知道毛細(xì)管的半徑,因?yàn)榇嗽诰€測(cè)量?jī)x器,可隨時(shí)以純水進(jìn)行校正,此時(shí)毛細(xì)管半徑(或儀器的校正參數(shù))可自動(dòng)由壓力大小及純水表面張力數(shù)據(jù)得出.

　　此儀器的在線測(cè)量模式,可設(shè)定固定的氣泡產(chǎn)生頻率,以測(cè)量張力值的變化,如此待測(cè)液體隨時(shí)間的表面張力特性變化,可被紀(jì)錄及在線監(jiān)控長(zhǎng)達(dá)至數(shù)天時(shí)間.

　　注:鍍?cè)≈屑訚?rùn)濕劑(wetting agent)作為防止針孔劑(anti-pitting agents)時(shí)，表面張力測(cè)定可作為控制濕潤(rùn)劑的參考,其它如清潔液中的接口活性劑(surfactants)也可以用表面張力測(cè)定來(lái)加以控制.