[发明专利]液滴法测量液体表面张力系数的方法

说明书

液滴法测量液体表面张力系数的方法涉及液体物理参数的测量，特别是滴重法测量表面张力系数的改进。液滴法测量液体表面张力系数的方法，其特征是：选择合适的圆形薄板的直径d，使液滴上端呈现圆柱形；测量圆形薄板的直径d，直接测量圆形薄板下方粘附的液滴刚刚滴落前的质量m，则表面张力系数α=mg/(πd)，其中g为重力加速度，π=3.1416。使液滴的上端为圆柱形，可以忽略接触角的影响。测量原理完善，并且简单易懂；可操作性强，能够作为学生实验仪器使用。有利于学生加深对表面张力的理解。高温液体的挥发不影响测量的精度。

技术领域

本发明涉及液体物理参数的测量，特别是滴重法测量表面张力系数的改进。

背景技术

Tate在1864年提出滴重法测量液体的表面张力系数：γ=mg/（2πR），其中γ为液体表面张力系数（部分文献使用α代替γ），mg为滴落液滴的重量，其中m为滴落液滴的质量，g为重力加速度；π为圆周率；R为液体上端的圆形薄板半径。

滴重法测量液体的表面张力系数的方法，参见“滴体积(滴重)法校正因子的经验式 张兰辉 北京大学化学系 第7卷第6期 大学化学1992年12月p43-44”，其基本原理是：“半径为R的圆形截面在平衡时所能维持的最大液滴重量mg与该液体的表(界)面张力γ、截面半径R之间具有如下关系：γ=Fmg/R= FVρ_r g/R；式中g为重力加速度;F为校正因子,它是V/R³的函数,与表面张力、滴管材料、液体密度、粘度等因素无关;V为液滴的体积; ρ_r为液体与介质的密度之差(介质通常为空气)。实验测得质量m或者V后，可由V/R³查表得校正因子F,再代入γ=Fmg/R计算表(界)面张力值。”该方法的主要麻烦是计算V/R³，以及需要查表获取校正因子F，所以计算过程也比较繁琐。

滴重法的主要问题在于：随着液体的注入，液滴的重力大于表面张力，液滴开始从圆形薄板下方边缘断裂滴落，在滴落的过程中，部分液体残留在圆形薄板下方形成接近半球形的液滴，这部分残留的液滴导致滴落液体的质量减少，所以需要修正，否则将的导致测量结果偏小。

同时，如果液滴的上端为圆环，则存在液滴滴落前圆环内侧液面凹陷，液滴滴落后回弹的现象。

由于滴重法采用对结果进行修正的方式，就说明滴重法的对Tate理论的理解以及实验操作都存在不完善的地方。

发明内容

为增加滴重法的精度从而避免对测量结果进行修正，本发明设计液滴法测量液体表面张力系数的方法。

本发明实现发明目的采用的技术方案是：液滴法测量液体表面张力系数的方法，其特征是：选择合适的圆形薄板的直径d，使液滴上端呈现圆柱形；测量圆形薄板的直径d，直接测量圆形薄板下方依附（粘附）的液滴刚刚滴落前的质量m，则表面张力系数α=mg/(πd)，其中g为重力加速度。

测量圆形薄板的质量m1，然后在圆形薄板的下方注入液体，并使圆形薄板下方的液体均匀分布，继续缓慢注入液体并留意电子秤的读数，缓慢是指产生一个液滴滴落在10-20秒，直到液滴滴落时，记录下观察到的电子秤显示的极值m2；测量圆形薄板的直径d，则m=ABS（m1-m2），表面张力系数α=m g/(πd)，其中ABS是指取m1-m2的绝对值，π为圆周率 ，取3.1416。

液体为水。对于液体为水的时候，合适的圆形薄板的直径d为5-6mm。