Способ определения краевого угла смачивания

 

Изобретение может найти применение при контроле взаимодействия конструкционных материалов цилиндрической формы с жидкими средами и определении адгезионных характеристик жидких сред при различных температурах, Цель изобретения - расширение области; применения способа путем обеспечения измерений в оптически непрозрачных средах. Способ заключается в погружении цилиндрического образца из исследуемого материала в жидкость и огфеделении высоты мениска жидкости, по величине которой рассчитьтают краевой угол. Образец погружают в жидкость при непрерывном измерении его массы и вертикальной координаты. Регистрируют координату, соответствующую скачкообразному изменению массы. Затем поднимают образец из жидкости со скоростью, обеспечивающей сохранение равновесного краевого угла смачивания при непрерывном измере- НИИ его массы и вертикальной координаты . Регистрируют координату, соответствующую началу нелинейного изменения массы образца, после чего определяют высоту мениска по разности полученных значений координат. 1 ил. г § to со о 00 Од

CQlOS СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 С 01 N 13/00 13/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ., :".,е.,т .,1

;(21) 3769559/24-25 (22) 05.07.84 (46) 07.04.86 .Бюл. р 13 (71) Институт электрохимии Уральского научного центра АН СССР (72) В.С.Беляев, М.В.Смирнов и В.П.Степанов (53) 532.612.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 823981, кл. G 01 N 13/02, 1980.

Хантадэе Д.В., Чантурия З.А., Окроашвили Т.Г., Оникашвили З.Г. и Церцвадще Т.Г. Определение капиллярных свойств жидкости по форме поверхности, образуемой ее плоским разделом вокруг цилиндра. В кн.: Физическая химия поверхностных явлений при высоких температурах. Киев: .Наукова дум ка, 1971, с.82-86. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРАЕВОГО УГЛА

СПЛАЧИВАНИЯ (57) Изобретение может найти применение при контроле взаимодействия конструкционных материалов цилиндрической формы с жидкими средами и опреде„,Я0„„223086 A ленин адгезионных характеристик жидких сред при различных температурах.

Цель изобретения — расширение области, применения способа путем обеспечения измерений в оптически непрозрачных средах. Способ заключается в погружении цилиндрического образца из исследуемого материала в жидкость и определении высоты мениска жидкости, noseличине которой рассчитывают краевой угол. Образец погружают в жидкость при непрерывном измерении его массы и вертикальной координаты. Регистрируют координату, соответствующую скачкообразному изменению массы. 3a" тем поднимают образец из жидкости со скоростью, обеспечивающей сохранение равновесного краевого угла смачивания при непрерывном измерении его массы и вертикальной координаты. Регистрируют координату, соответствующую началу нелинейного изменения массы образца, после чего определяют высоту мениска по разности полученных значений координат. 1 ил.

1l 12230

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способу физико-химического анализа жидкостей, и может найти применение при контроле взаимодействия конструкционных материалов цилиндрической формы с жидкими средами и определении адгезионных характеристик жидких сред при различных температурах.

Цель изобретения — расширение об- 10 ласти применения способа путем обеспечения измерений в оптически непроз»рачных средах.

Сущность изобретения заключается в следующем.

1S

Находящийся над жидкостью цилиндр опускают до момента касания-жидкости, который определяют по скачку показаний веса или, если жидкость электропроводна, по появлению электрического сигнала в системе исследуемый образец — жидкость. В этот момент фик- сируют высоту нулевого уровня, после

1 чего образец поднимают со скоростью, обеспечиВающей сохранение. равновесного краевого угла смачивания, до кромки периметра смачивания жидкостью.

ЕМ соответствует начало нелинейного изменения массы цилиндра.с высотой

его поднятия. По разности высоты периметра смачивания H нулевого уровня рассчитывают краевой угол смачивания. Измерение высот осуществляет ся микровинтом, имеющим шкалу перемещений. Ддя взвешивания образца используются электромеханические весы.

Расчетная формула получается из решения уравнения Лапласа и имеет вид:

h-hg R — cos g 1 0,809+1g ((т-л а а к(1+в па где g - краевой угол смачивания;

R — радиус цилиндрического образца;

6" - поверхностное натяжение ра.Р бочей жидкости; — плотность рабочей жидкости;

g — ускорение свободного падения тел;

h - высота равновесного периметр ра смачивания;

Ь» — высота касания цилиндром рабочей жидкости.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства для ре55 ализации предлагаемого спосо ба.

Устройство содержит кронштейн с микровинтом 1, имеющим шкалу перемещений, корпус весов 2 с отверстием для откачки воздуха и создания инертной атмосферы, который крепится к микровинту 1, электромеханические весы 3 с выводами кх показаний на потенциометр, ячейку 4 с герметично закрываемой пробкой, тигель 5 с исследуемой жидкостью, исследуемый образец 6, нить 7,, которой образец 6 соединяется с электромеханическими весами 3, вертикальный цилиндрический шлиф 8 для свободного перемещения весов. Ячейка помещена в высокотемпературную печь 9, шлиф

8 и корпус весов 3 скреплены вакуумно-плотным соединением 10.

Кварцевый цилиндр 6 радиуса R

= 0,025 см, находящийся, над дистиллированной водой, медленно опускают микровинтом I вплоть до момента касания с нею. Вес цилиндра до соприкосновения его с водой, отвечает показанию цифрового ампервольтметра

ФЗО 11 4 В. В момент касания он скачкообразно возрастает до 18,6. Касание происходит на высоте hg

4 1,655 см.

При.подъеме цилиндра до высоты

h> 41,743 см со скоростью, при которой после прекращения подъема на любой стадии значение массы смоченного цилиндра оставалось таким же, как и при непрерывном подъеме, наблюдают линейное возрастание массы с высотой вплоть до 18,8 В, затем оно становится нелинейным. Зная разность высот hg- Ь» 0,088 см, по формуле определяют угол смачивания 9 - 28

Эта величина удовлетворительно согласуется с литературнмии данными по углу смачивания кварца водой. Способ проверяют и в случае определения краевого угла смачивания солевыми расплавами твердых тел при высоких температурах на примере графита в расплавленном хлориде калия при

800 С. Причем из-за большого времени установления равновесного краевого угла смачивания на пористой поверхности графита графитовый образец поднимают ступенчато над поверхностью расплава с шагом 0,005 см, измеряя при каждой остановке после установления равновесного краевого угла смачивания его массу, вплоть до высоты

Составитель А. Кощеев

Редактор С Патрушева Техред Г.Гербер Корректор С. Шекмар

Заказ 1703/44 Тираж 778

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

3 12230

1 мениска, которую определяют по моменту начала нелинейного изменения массы смоченного цилиндра с высотой его йоднятия. Найденная величина

P (60 ) хорошо согласуется с имеющими5 ся в литературе данными.

Метод приемлем также для измерения краевых углов смачивания,больших 90

В этом случае исследуемый образец цилиндрической формы медленно опускают микровинтом 1 вплоть до касания с жидкостью, которая фиксируется по появлению электрического сигнала в цепи исследуемый образец †жид l5 кость. При этом считываются показания шкалы перемещений микровинта 1.

Погружение продолжают до равновесного периметра смачивания, установленного по моменту прекращения нелинейного уменьшения массы цилиндра с глу. биной, считывая при этом показания шкалы перемещений. Равновесный краевой угол смачивания определяется по разности hq — h

1 ((4

Формула изобретения

Способ определения краевого угла смачивания, заключающийся в погружении цилиндрического образца из исследуемого материала в жидкость и определении высоты мениска жидкости, по величине которой рассчитывают крае-. вой угол, отличающийся тем, что, с целью расширения области

его применения, образец из исследуемого материала погружают в жидкость при непрерывном измерении его массы и вертикальной координаты,и регистрируют координату, соответствующук скачкообразному изменению массы, затем поднимают образец из жидкости со скоростью, обеспечивающей сохранение равновесного краевого угла смачивания при непрерывном измерении его массы и вертикальной координаты, и регистрируют координату, соответствующую началу нелинейного изменения массы образца после чего определяют высоту мениска по разности полученных значений координат.