Способ измерения межфазного натяжения жидкостей

 

О П.И С А Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических реслублнк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено 27.07.81 (21)3322137/18-25 И)М.КП сприсоедииениемзаявки Мо(23) Приоритет0 01 Я 13/02

ГосударФвевиый комитет. СССР по делам иэобретеиий и открытиЯ (33) УД (532. 64 (088.8) Опубликовано 070183 Бюллетень Но 1

Дата опубликования описания 07. 01. 83

-университет им. М; В. JIQMOHOcoBR (54) СПОСОВ ИЗМЕРЕНИЯ ИЕЖФАЗНОГО HATRXEHHR

ЖИДКОСТЕЙ

Изобретение относится к техничес-. кой физике, в частности к способам измерения межфазного натяжения жид костей на границе с другими жидкостями, и может быть использовано в качестве лабораторного метода измерения поверхностной активности поверхностно-.активных веществ в коллоФ идной химии, в физической химии высокомолекулярныхсоединейий, в биологической физике, геохимии и др.

Известен способ измерения межфаэ" ного натяжения жидкостей по измере- нию веса капель одной жидкости, вытекающей из трубки в другую жидкость, и расчета величины межфазного натяжения как отношения измеренного веса капли к периметру кончика трубки (1,).

Недостатком данного способа является низкая точность. измерения межфазного натяжения и невозможность измерения веса капли в случае близкого значения плотностей жидкостей.

Известен также способ измерения межфазного- натяжения по измерению силы, которой необходимо нагрузить пластинку, чтобы она находилась в равновесии на границе раздела двух жидкостей. Величина межфазного натяжения вычисляется как отношение ейЗЫ к периметру- смачивания пластинки меж фазной границей. раздела.I12).

Недостатком этого способа являет- . ся обязательное условие смачивания одной из жидкостей поверхности пластинки, а также невоспроизводимость результатов измерения из-за адсорб ции молекул поверхностно-активного .вещества на поверхности пластинки, что изменяет краевой угол смачивания пластинки жидкостями и влияет на величину измеряемой силы;

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ измерения межфазного натяжения, заключа- ющийся в. формировании в жидкой среде на конце капилляра капли исследуемой жидкости и измерении капиллярного, давления и радиуса капли, причем ка .пиллярное давление определяется по максимальной разности давлений в иск следуемой жидкости и среде в процессе выдувания капли 3 .

Недостатком известного способа является низкая точность измерений, проявляющаяся в зависимости результатов измерения от скорости выдувания капли и обусловленная изменением свойств границы раздела при увеличе987470 нии площади поверхности капли в про цессе ее образования. Цель изобретения — повышение точ:ности определения межфазного натяжения жидкостей путем обеспечения по стоянства площади поверхности капли. 5

Указанная цель достигается тем, что согласно способу измерения межфаэ ного натяжения жидкостей, заключающемуся в формировании на конце напил ляра капли исследуемой жидкости и 1О измерении капиллярного давления и радиуса капли, формируют идентичную каплю на конце второго капилляра, соосного с первым, сближают капилляры до соприкосновения капель, осу- l5 ществляют сжатие капель, измеряют площадь контакта капель и силу сжатия и по измеренным значениям силы сжатия и площади контакта определяют капиллярное давление в капле. .20

На чертеже схематически изображено устройство для реализации предлагаемого способа.

Устройство содержит подвижный ка« пилляр 1, заполненный исследУемой жид25 костью 2 и жестко связанный с подвижным элементом 3 динамометра магнитоэлектрической системы 4, включенного в цепь регулируемого источника 5 тока. Неподвижный капилляр б, содержащий исследуемую жидкость 2, имеет смотровое окно 7, через которое область контакта 8 двух капель в жидкой среде 9 наблюдается в микроскоп 10 в отраженном свете источника 11, Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Производят формирование капель исследуемой жидкости 2 заданного радиуса в среде 9 на концах предварительно разведенных капилляров 1 и б, приводят в соприкосновение капли путем перемещения капилляра б в направ лении капилляра 1, фиксируют момент соприкосновения капель по появлению устойчивого i черного пятна в центре 45 колец Ньютона в области контакта 8, наблюдаемого через смотровое окно 7, в отраженном свете источника 11 в микроскоп 10, осуществляют взаимный поджим капель с заданной силой fyi Я) путем пропускания тока заданной частоты через .динамометр> 4, измеряют площадь S контакта Капель путем измерения диаметра первого светлого коль ца по периметру круглой контактной у площадки в микроскоп или по видеозаписи -для более точного определения величины площади контакта, вычисляют капиллярное давление Рк по формуле

P Ки/$, определяют межфазное натяжение по формуле O = Р R/2, где R радиус капель.

В предлагаемом способе растяжение межфазной пленки при измерении капиллярного давления пренебрежимо мало, поскольку диаметр контактной площадки, по крайней мере, на порядок меньше по сравнению с радиусом капли (например, при радиусе капли R = 5 10 "м радиус контактной площадки составляет 3 1(Г м). Благодаря этому в предлагаемом способе исключается неопределенность.результатов измерения межфаэного натяжения, присущая известному способу, основанному на растяжении межфазного слоя, а кроме того, появляется воэможность проводить измерения межфазного натяжения во времени„ располагая одним образцом, что невозможно реализовать ни одним из известных способов.

Формула изобретения

Способ измерения межфаэного натяже. ния жидкостей, заключающийся в формировании на конце капилляра капли исследуемой жидкости и измерении капиллярного давления и радиуса капли, отличающий с я тем, что, с целью повышения точности определения межфаэного натяжения жидкостей путем обеспечения постоянства площади поверхности капли, формируют идентичную каплю на конце второго капилляра, соосного с первым, сближают капилляры до соприкосновения капель, осущест. вляют сжатие капель, измеряют площадь контакта капель и силу сжатия и по значениям силы сжатия и площади контакта определяют капиллярное давление в капле.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Harkins M. D., Brown F. Е., Am Chem. Soc. Mash. J., 41, 499-524, 1919, "The determination of surface

tension (frue surface energy) and

the wight. of ba1!ing drops; the

surbace tension of water and benzene

by the capii1агу height method".

2. Lankveld J. N. G., Meded.

Landbomohogeschool. Wageningen, .Ие4., 70-21, 1970, р. 36, "Adsorpt ion of

polyvinylal coho i on parabbinwater

interbaces and the properties of parabbin-in-water emulsions stabilised

by po1yvinyiaicohoI.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 232597, кл. G 01 N 13/02, 1969 (прс тотип).

Составитель А. Кощеев

Редактор О. Бугир Техред Т.Маточка Корректор М. шароши

Заказ 10283/29 Тираж 871 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.:Ужгород, ул. Проектная, 4