Динамические методы измерения поверхностного натяжения

Методы измерения поверхностного натяжения жидкостей делят на статические, полустатические и динамические. [c.37]

Классификация методов измерения поверхностного натяжения. Существуют статические и динамические методы. Статические методы заключаются в измерении натяжения практически неподвижных поверхностей, образованных за некоторое время до начала измерения. В основе каждого статического метода лежит один из следующих двух принципов наиболее точные методы связаны с измерением разности давлений между вогнутой и выпуклой сторонами поверхности раздела, обладающей поверхностным натяжением (гл. 1, 10) и во многих случаях сводятся к измерению гидростатического давления у поверхности жидкости предписанной кривизны к числу этих методов относятся многочисленные варианты метода капиллярного поднятия, метод максимального давления пузырьков, метод счёта капель и метод неподвижных капель второй принцип, дающий менее точные результаты, но во многих случаях более удобный благодаря быстроте измерений, заключается в растяжении плёнки жидкости, временно прилипающей к твёрдой рамке к числу таких методов принадлежит метод отрыва кольца от поверхности жидкости и измерения поверхностного натяжения мыльных растворов путём растяжения мыльной плёнки. [c.466]

Динамические методы. Среди рассмотренных методов определения поверхностного натяжения только метод капиллярного поднятия и метод равновесной формы капли или пузырька полностью статичны, а в остальных методах измерение связано с более или менее быстрым изменением величины поверхности. Несмотря на это, динамическими принято называть только такие методы, в которых поверхностное натяжение измеряется при ритмичных колебаниях поверхности жидкости. Такие колебания возникают в струях, при деформации капель, а также на поверхности возмущаемой жидкости. Во всех этих случаях стремление жидкости уменьшить свою свободную поверхность, мерой чего является поверхностное натяжение, противодействует увеличению поверхности. Если под [c.121]

Методы измерения поверхностного натяжения подразделяются на статические или полустатические (при неподвижных или медленно образующихся поверхностях раздела) и динамические (при движущихся и непрерывно обновляющихся поверхностях раздела). [c.66]

Наиболее доступными для экспериментального измерения поверхностного натяжения являются системы жидкость — газ и жидкость — л<идкость. Существующие методы дают возможность измерять о при неподвижной межфазной поверхности (статические) и при движущейся поверхности раздела (динамические). Недостатком динамических методов является сложность их аппаратурного оформления. Кроме того, для надежного измерения поверхностного натяжения растворов, и, в частности, растворов ПАВ, необходимо их выдерживать определенное время для установления равновесия в поверхностном слое. [c.11]

Динамические методы измерения поверхностного натяжения [c.34]

Динамические методы измерения поверхностного натяжения [18, 109] из-за сложности применяются мало. Поэтому мы упомянем только один из них, примененный недавно для определения поверхностного натяжения расплавов полимеров, — метод вращающейся капли [206—208]. Метод основан на фиксации изменения формы капли от сферической к цилиндрической при [c.75]

В динамических методах, когда работают с новообразованными поверхностями, равновесие не всегда успевает установиться. По этой причине динамические методы, которые во многих случаях быстрее и удобнее статических, не всегда дают равновесные значения поверхностного натяжения. Иногда измерение динамических неравновесных значений поверхностного натяжения представляет самостоятельный интерес, в частности при исследовании кинетики адсорбции. [c.116]

Для измерения поверхностного натяжения индивидуальных жидкостей пригодны все методы, поскольку между результатами, полученными статическими и динамическими способами, нет заметной разницы. У растворов же результаты измерений о разными методами могут сильно отличаться из-за медленного установления равновесного распределения растворенных веществ между свеже-образованной поверхностью и объемом раствора. Это в особенности относится к растворам мицеллообразующих и высокомолекулярных ПАВ (белковые вещества, сапонины, высшие гомологи мыл). Получение в таких растворах равновесных значений поверхностного натяжения требует применения статических методов. Пригодны и некоторые из полустатических методов, например методы отрыва кольца, счета капель, наибольшего давления пузырьков и др. При простоте и удобстве работы эти методы дают вполне удовлетворительные результаты, если измерения проводят таким образом, что время формирования новой поверхности в виде капли является достаточным для установления концентрационного равновесия. В растворах низкомолекулярных ПАВ равновесные значения а обычно достигаются менее чем за минуту для растворов ПАВ более сложной структуры на установление равновесия может потребоваться до нескольких десятков минут в связи с медленной диффузией их молекул. Таким образом, для правильного выбора метода исследования необходимо учитывать кинетику установления равновесных, т. е. наименьших, значений поверхностного натяжения. [c.311]

Методы определения поверхностного натяжения жидкостей обычно делят на статические и динамические [1, 6, 7, 15—17, 109]. Измерение поверхностного натяжения статическими методами проводят при неподвижных или медленно образующихся поверхностях раздела, а динамическими — при движущихся и непрерывно обновляющихся поверхностях. К группе статических методов относят метод неподвижной капли и метод капиллярного поднятия. К этой же группе можно отнести метод измерения наибольшего давления в пузырьках (каплях), метод отрыва кольца, метод Вильгельми и метод взвешивания (счета) капель. К динамическим относят следующие методы капиллярных волн, колеблющихся струй, вращающейся капли. [c.73]

Позднее Аддисон [30] сочетал методы измерения поверхностного давления и поверхностного натяжения методом Вильгельми [31] по отрыву пластин и при их помощи установил, что динамическое поверхностное натяжение больше его статического значения, отвечающего тому же покрытию поверхности. Для объяснения этого явления автор высказывает предположение, что в начальные моменты адсорбции адсорбируемые молекулы находятся на границе раздела в неориентированном состоянии и только с течением времени адсорбированный слой приобретает строго ориентированное состояние. Сопоставляя скорости адсорбции и десорбции, Аддисон постулирует существование энергетического барьера для обоих процессов. Он нашел, что скорость десорбции молекул зависит от поверхностной концентрации и молекулярного веса сорбата и при длинной цепи более семи атомов углерода протекает так быстро, что ее не представляется возможным измерить. [c.167]

Динамические методы колебания струй и капель. При выходе струи из некруглого отверстия поверхностное натяжение начинает выправлять отклонение струи от круглого сечения, но после возвращения к круглой форме инерция жидкости вновь нарушает симметрию. При наблюдении струи сбоку, на ней видны периодически чередующиеся сужения и вздутия, причём из расстояний между ними можно вычислять поверхностное натяжение. При деформации сферической капли поверхностное натяжение также стремится восстановить сферическую фо[ му, что также вызывает колебания. Теория обоих этих видов колебаний была разрабогана Рэлеем причём теория колебаний струй была уточнена Бором который ввёл поправку на вязкость жидкости. Измерения поверхностного натяже- [c.493]

Зависимость поверхностного натяжения растворов от скорости образования поверхности раздела фаз обнаруживается весьма отчетливо при измерении поверхностного натяжения растворов динамическими методами. Показателен в этом отношении следующий пример [305]. Поверхностное натяжение водных растворов сапонина (смесь глюкозидов) измерялось методом максимального давления пузырька воздуха Рмакс, который выдавливался из капиллярной трубки в жидкость. При малом времени образования пузырька равновесный адсорбционный слой не успевает образоваться и измеренное поверхностное натяжение раствора оказывается выше, чем при термодинамическом равновесии. При увеличении времени формирования пузырька фактическая адсорбция сапонина возрастает (более длительное время происходит диффузия из объема раствора), соответственно поверхностное натяжение уменьшается (рис. .13). [c.200]

В связи с тем что а зависит от условий измерения, различают статическое и динамическое поверхностное натяжение. Статическое поверхностное натяжение измеряют в условиях длительного существования адсорбирующей поверхности, когда адсорбционный слой находится в равновесном (статическом) состоянии. Эту величину измеряют методами капиллярного поднятия, висячей капли, лежащей капли. Динамическое поверхностное натяжение измеряют при быстром образовании поверхности, так что адсорбция на ней не достигает равновесного значения. Величина [c.108]

Предположение Бриана о поверхностной нестабильности в системе СО2 — МЭА нашло экспериментальное подтверждение в работах [9, 133, 135, 148, 150, 155, 156]. Через микроскоп наблюдали возникновение конвективных токов в первоначально неподвижной капле раствора МЭА, обдуваемой диоксидом углерода [155]. Конвективные токи появлялись через 1 с после начала контактирования фаз и прекращались через несколько секунд, вероятно, в связи с полным насыщением хемосорбента. Для появления нестабильности в соответствии с теорией достаточно весьма малых продольных градиентов поверхностного натяжения. В указанной работе зафиксировано увеличение о на 2%. Однако использованный метод измерения а соответствует значительному времени контакта и не дает информации о величине динамического поверхностного натяжения и, как следствие, о фактических продольных градиентах поверхностного натяжения. [c.110]

На рис. 4.10 и 4.11 представлены характерные результаты [12, 13] исследования динамического поверхностного натяжения в осциллирующей струе в зависимости от времени контакта хемосорбента с газом. Верхние кривые соответствуют значениям Один, полученным в условиях хемосорбции СО2, нижние кривые — значениям Один на границе хемосорбента с воздухом. При т 5-10 —8-10 с значения поверхностного натяжения хемосорбентов на границе с воздухом хорошо согласуются с результатами измерения статического поверхностного натяжения Остат, выполненного по методу Ребиндера. Указанное время можно рассматривать как время формирования гиббсовского адсорбционного слоя оно зависит от поверхностной активности растворенного вещества (хемосорбента), являющегося слабым ПАВ. [c.117]

Результаты определения поверхностного натяжения чистой жидкости не должны зависеть от используемого метода измерения. Так фактически и обстоит дело, хотя из-за сложности математической обработки результатов исследования этих сложных явлений могут наблюдаться кажущиеся различия. Исследование растворов динамическими методами, в том числе и отрывными, нередко дает завышенные значения. Этот вопрос детально обсуждается в работе Пади и Рассела [59]. Отметим также, что аналогичные трудности возникают и при измерении натяже- [c.37]

Хотя метод капиллярных волн обычно относят к числу динамических методов, он в действительности даёт статическое поверхностное натяжение как это вытекает в особенности из результате Брауна, при прохождении по поверхности капиллярных волн не происходит ни обновления поверхности, ни вытеснения адсорбированных веществ. Исследуя раствор длинноцепочечного коллоидного электролита, поверхностное натяжение которого, судя по измерениям методом неподвижных пузырьков, весьма медленно понижалось со временем, Браун обнаружил, что его поверхностное натяжение при измерениях методом капиллярных волн также медленно падало со временем, достигая такого же конечного значения, как и при ста- [c.492]

Стремление характеризовать свойства чистых жидкостей и растворов поверхностно-активных веществ их поверхностным натяжением вызвано тем, что эта величина поддается сравнительно простому и точному измерению. Многочисленные методы излтерения поверхностного натяжения можно разделить на две группы — статические и динамические. В статических методах измерения производят с неподвижной жидкостью по отношению к поверхности, которая была образована еще до измерения. В этих условиях можно полагать, что равновесие между растворенными веществами (когда измеряется поверхностное натяжение растворов) в объеме и на поверхности установилось. Типичным статическим методом измерения поверхностного натяжения является метод капиллярного поднятия. [c.116]

Поверхностное натяжение жидкостей легко определяют прямым экспериментальным путем. Описанные в литературе многочисленные методы измерения поверхностного натяжения на жидких (подвижных) поверхностях раздела подразделяют на три основные группы 1) статические (методы капиллярного по,анятия и лежачей или висячей капли) 2) полустатические [методы максимального давления пузырька (капли), отрыва кольца, отрыва пластинки, взвешивания или счета капель] 3) динамические (методы капиллярных волн, колеблющихся струй). [c.310]

Известны методы измерения поверхностного натяжения на границе газ-жвдкость [I]. Некоторые из них можно применить для измерения межфазного натяжения. Методы подразделяются на статические /при неподвижных или медленно образующихся поверхностях раздела/ к, дина1.1ические /при движущихся и непрерывно обновляющихся поверхностях раздела/. Динамические методы, основанные на измерении размеров колеблющихся струй, капель и т.д. практически не применяются из-за своей сложности. [c.92]

Известно [98], однако, что при экспериментальном определении формы изотермы поверхностного натяжения растворов поверхностно-активных веществ в области очень малых концентраций возможно появление горизонтальных участков, если метод измерения поверхностного натяжения носит динамический характер и не обеспечивает адсорбционного равновесия за время измерения. С другой стороны, в процессах пузырькового разделения или флотоэкстракции, не связанных с образованием устойчивой пены, скорость установления адсорбционного равновесия может ограничивать возможный выбор низких концентраций. [c.101]

Различные динамические методы измеряют поверхностное натяжение более или менее свежих поверхностей и могут давать результаты, отличающиеся от данных статических измерений, в тех случаях, когда имеет место адсорбция, не успевающая злканчив ться к моменту измерения. В этих методах имеется фактор, не поддающийся пока удовле1ворительной оценке, а именно, промежуток времени от момента образования поверхности из гомогенной объёмной фазы до момента отсчёта. Если бы этот промежуток времени мог регулироваться и измеряться с точностью, скажем, до Ю сек, то мы получили бы новый ценный метод изучения хода адсорбции. Наилучшим из динамических методов следует, повидимому, признать метод колебаний струи, предложенный Бором. [c.496]

Динамические методы сложны и, кроме того, они не применимы для измерения поверхностного натяжения а растворов поверхностно-активных веществ (ПАВ), так как время формирования адсорбционных слоев часто довольно значительно, и тогда повёрхностное натяжение, измеренное за малые промежутки времени существования поверхности, не будет соответствовать равновесному значению о. [c.66]

Вязкость и плотность составляющих дисперсию фаз, а также поверхностное натяжение между чистой жидкостью и газом, могут быть измерены с достаточной точностью. Поверхностное натяжение систем, представляющих собой раствор или мицеллярную дисперсию, определяется менее удовлетворительно, так как свободная поверхностная энергия зависит от концентрации раствора на поверхности раздела. Динамические методы и даже некоторые из так называемых статических методов предполагают создание новых поверхностей раздела фаз. Так как установление равновесия между концентрацией на этой поверхности и в основной массе жидкости требует определенного времени, в измерение поверхностного натяжения вносится погрещ-ность, если производить его прежде, чем раствор успеет продиффундировать к новой поверхности. Из.иере-ния поверхностного натяжения растворов лаурилсуль-фата натрия по максимальному давлению пузырьков оказались на 40—90% выще замеров, проведенных с помощью тензометра, причем большее отклонение соответствовало концентрации сульфата 100, а меньщее — 2500 частей на миллион. [c.86]

Новые динамический метод. Бонд наблюдал столкновение двух коаксиальных вертикальных струй воды, направленных сверху и снизу. При встрече они образуют тонкий, почти горизонтальный слой воды, из диаметра которого можно вычислить поверхностное натяжение. Математическая теория, естественно, отличается большой сложностью. Палс применил тот же метод для измерения поверхностного натяжения ртути. Точность результатов, полученных для воды, составляет 0,5 и менее процентов. Результаты измерений со ртутью согласуются с наиболее достоверными из табличных данных. [c.536]

Измерение поверхностного натяжения. Для измерения поверхностного натяжения пригодны многие методы. Они могут быть разделены на две основные группы статические и динамические. Некоторые методы не принадлежат к одной определенной группе, а занимают промежуточное положение между ними. Статическое поверхностное натяжение представляет равновесное натяжение, а динамическое поверхностноё натяжение представляет натяжение жидкости в условиях образов вания свежих поверхностных слоев. Время, необходимое для достижения поверхностного равновесия в чистой жидкости, чрезвычайно мало,— это, вероятно, миллионная доля секунды. Время, необ одимое для достижения [c.221]

Методы определения поверхностного натяжения разделяются на две основные группы — на статические и динамические. В статических методах исследуются неподвижные поверхности, находящиеся в равновесии с объемом и не изменяю1циеся за время измерения, в динамических— поверхности, во время измерения периодически увеличивающиеся или сокращающиеся. Находится ли в этом случае поверхность в равновесии с объемом или нет, зависит от того, насколько быстро равновесие восстанавливается после ее нарушения. Для чистых [c.259]

Б. Нефтепродукты — чисто вазелиновое масло (также с добавками ас-фальтенов, извлеченных из нефти), нефть Чернушенского месторождения Пермская обл.) и ее мазутная фракция (содержание соответственно 1,6 и 6% асфальтенов). Все свойства растворов оценивались при 20 и 75 °С. Так как в реальных условиях очистки взаимодействие струи моющего раствора с массой или соответственно слоем нефтепродукта на дне и стенках емкости осуществляется при кратковременном их контакте, то измерения проводились не только в статических, но и в динамических условиях. Поверхностное и межфазное поверхностное натяжение — методами наибольшего давления пузырьков и взвешивания капель (при времени их образования 2 мйн и 2 сек), смачивающая способность — по скорости потопления пористого фильтра, пропитанного нефтепродуктом, и эмульгирующее действие — по скорости расслоения эмульсий и выделения половины объема дисперсной (масляной) фазы. [c.297]

Паддей (1957) усовершенствовал метод Вильгельми в соответствии с законом Абрибата — Догнона (1939), заключающегося в том, что сила, действующая на пластинку, частично уравновешивается грузом, а частично силой, возникающей в подвижной электрической катушке при пропускании тока через нее. В методе Паддея груз замещался дополнительной катушкой и прибор давал показания (в дин см), включая концевую поправку на длину пластинки при калибровке. Поверхностные натяжения непрерывно образующихся новых поверхностей можно определить, нагнетая жидкость в верхнюю часть вертикальной открытой трубки и давая затем ей возможность опускаться вниз по межтрубному пространству. Измерения проводились в верхней части трубки. Можно получать также сравнимые данные динамического поверхностного натяжения. [c.168]

Практически важным является увеличение аналитического эффекта — яркости свечения пламени или величины поглощения света при добавлении к распыляемому раствору поверхностноактивных веществ, уменьшающих поверхностное натяжение раствора. Из таких веществ нашли применение спирты, кетоны, уксусная кислота и др. Получаемое увеличение (в 2—3 раза) интенсивности излучения (или атомного поглощения) используется для повышения чувствительности определения некоторых элементов. Вместе с тем искусственные поверхностно-активные вещества, такие, как дезоген (снижение а с 72 до 42 дин см), аэрозоль ОТ (снижение а до 28 дин см) не оказывают никакого влияния на интенсивность излучения элементов, а следовательно, и на распыление. Это, вероятно, связано с тем, что снижение поверхностного натяжения растворов под действием ионизированных поверхностно-активных веществ изменяется со временем и что в таких растворах поверхностное натяжение, измеренное динамическим методом, мало отличается от поверхностного натяжения чистой воды . Кроме того, действие органических веществ, добавленных к распыляемому раствору, основывается и на других явлениях, о чем будет сказано в следующем разделе. [c.33]

Педерсон [14] разработал способ измерения динамического поверхностного натяжения методом колебаний струи, вытекающей из эллиптического отверстия. По существу этот метод явился первым точным способом измерения динамического поверхностного натяжения. Однако Педерсон не учел при этом изменения длины волн, наблюдающегося на струе по мере удаления от отверстия, из которого истекает жидкость, даже при использовании чистой жидкости. Точную математическую теорию метода измерения динамического поверхностного натяжения по колебаниям струи разработал Бор 15] он произвел также подробный анализ возможных ощибок при применении этого способа. Бор дал точное изложение метода и установил зависимость между длиной волн, возникающих на струе, вытекающей из отверстия эллиптической формы, и поверхностным натяжением, учитывая при этом инерцию струи, влияние газа, в который поступает из отверстия струя, и вязкость вытекающей жидкости. Бор, используя предложенную теорию, поставил опыты по определению динамического поверхностного натяжения воды, которое оказалось равным при 20° 72,23 дин1см. Этот способ был применен и в других работах [16, 17] для ряда водных растворов неорганических солей. [c.165]

Ганзер [20] рекомендует для определения динамического поверхностного натяжения использовать метод истекающей струи в сочетании со скоростной киносъемкой для наблюдения за возникновением при этом волн. Бонд [21] предложил для измерения динамического поверхностного натяжения использовать столкновение двух коаксиально направленных струй жидкости, из которых одна направлена вверх, а другая ей навстречу — вниз. При встрече этих струй образуется тонкий, почти горизонтальный диск, по диаметру которого можно вычислить динамическое поверхностное натяжение. Этот способ [c.165]

Райдил и Сутерланд [36] подробно исследовали физику и гидродинамику явлений при измерении динамического поверхностного натяжения методом колебаний истекающей эллиптической струи. Развитые в работе соображения авторы подтвердили соответствующими экспериментами. Эти исследователи установили, что возникновение поверхности, на которой происходит адсорбция, зависит от следующих условий, влияющих на истечение струи из эллиптического отверстия [c.168]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология