液体表面张力仪是靠减重法来测的吗
液体表面张力仪不单纯依赖减重法(如吊环法中的重量变化)测量,而是采用多种原理,其中减重法(吊环法或改进的吊针法)是传统方法之一,但现代仪器更常结合光学、压力传感等技术实现更精确的测量。以下是对其测量原理的详细介绍:
减重法(吊环法或吊针法)
- 传统吊环法:将金属吊环浸入液体后缓慢提升,液面形成液柱并最终与吊环分离。仪器感测吊环脱离液面时的最大拉力,该值等于吊环自身重量加上表面张力与被脱离液面周长的乘积。这种方法通过测量重量变化间接计算表面张力,但存在接触角控制、液膜破裂时机判断等误差来源。
- 改进吊针法:部分仪器将金属吊环改为金属针,通过减小液体与金属的接触面积提高测量准确性。其原理仍基于脱离液面时的拉力测量,但通过优化探头设计降低了实验误差。
其他测量方法
- 铂金板法:感测铂金板浸入液体后受到的表面张力作用,当液体表面张力与其他力达到平衡时,仪器通过测量浸入深度转化为表面张力值。该方法无需依赖重量变化,直接通过光学或位移传感器实现测量。
- 最大气泡法:将毛细管插入液体后通入惰性气体形成气泡,通过测量气泡形状恰为半球形时的最大压力差,结合拉普拉斯公式计算表面张力。此方法与接触角无关,装置简单且测定快速,尤其适用于熔融金属和熔盐的表面张力测量。
- 悬滴法:根据液滴外形测定表面张力,利用Laplace关于毛细现象的方程,通过液滴的曲面半径计算表面张力值。该方法无需接触液体,避免了探头污染问题。
- 旋转滴法:通过测定一种液体在不相溶的另一种液体中形成的停滴的赤道宽度及高度,计算两种液体的界面张力值。该方法主要用于测定超低表面张力(如10⁻³ mN/m以下)。