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[问题讨论]表面张力的计算公式? [复制链接]

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离线lishz
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只看该作者 10楼 发表于: 2016-03-21 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
学习了,谢谢!
离线yyang
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只看该作者 11楼 发表于: 2016-03-22 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
不同意您的说法。吊片法是将洁净的玻璃或金属板悬在液体中,另一端挂在平衡的天平臂上测定与拉力成平衡的液体的表面张力。设h为固体在液体的浸没深度。在某一移动速度U下,通过采集各个时刻F随h的变化关系,通过外推得到h=0时的F。

测试步骤:
实验前先对仪器进行调平,以保证吊片下边缘与液面平行。测量时液池向上移动,使得吊片的下边缘与待测液体的表面接触。这时液体沿吊片向上爬升并将吊片拉入液体中少许,测量时将吊片向上移动至液体表面处。

个人认为并非像您说的是液膜拉断前后的受力,所以讨论是否单分子层没有意义,是不符合测量原理的。可以搜索表面张力仪。
在线cllipe
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只看该作者 12楼 发表于: 2016-03-22 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
回 yyang 的帖子
yyang:
不同意您的说法。吊片法是将洁净的玻璃或金属板悬在液体中,另一端挂在平衡的天平臂上测定与拉力成平衡的液体的表面张力。设h为固体在液体的浸没深度。在某一移动速度U下,通过采集各个时刻F随h的变化关系,通过外推得到h=0时的F。
测试步骤:
实验前先对仪器进行调平,以保证吊片下边缘与液面平行。测量时液池向上移动,使得吊片的下边缘与待测液体的表面接触。这时液体沿吊片向上爬升并将吊片拉入液体中少许,测量时将吊片向上移动至液体表面处。
.......

这是期刊论文上的测量方法介绍,不拉断液膜,就不知到最大表面张力是多大,也不知道液膜与吊片的重量是多大,不好扣除。


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离线yyang
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只看该作者 13楼 发表于: 2016-03-22 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
回 cllipe 的帖子
cllipe:这是期刊论文上的测量方法介绍,不拉断液膜,就不知到最大表面张力是多大,也不知道液膜与吊片的重量是多大,不好扣除。
[图片]
 (2016-03-22 08:25) 

您引用的文献是吊环法,而帖子讨论的是吊片法,两者测量方法不同。吊片法由于要求吊片处理到近乎完全润湿状态,接触角近似为0,所以是不用拉断液膜的。而吊环法需要找到拉断液膜前的最大受力,通过外力使液膜与环面的接触角为0,从而测得表面张力。

当然可以想象吊片法也可以通过外力使液膜与吊片面的接触角为0而测得表面张力。

但是液膜拉断应该不是指的从中间拉断,而是指从液体,环面以及空气的接触线处拉断。接触线在吊片的两侧都有,所以一定有系数2。如果从液膜中间拉断,测的就不是表面张力了。

所以我不太同意单分子层液膜被拉断的说法。

楼主留言:

如果没有拉到单分子层,测量的结果就不是表面张力。测量的力中包括了液膜内部的分子重量,与表面张力的概念相违背。

离线yyang
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只看该作者 14楼 发表于: 2016-03-22 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
那如果按您说的是液膜被撕裂测的就是表面张力的话,那么撕裂的时候表面张力的方向是什么?

我们讨论的表面张力都是在三相接触线上。按您所说,如果液膜被撕裂,那么我们测得的是氢键和范德华力的作用。表面张力是由于表面分子受力不均衡造成的,单分子层时的表面张力从哪来呢?

在计算公式中,相关文献中也说明了液膜的质量由于与其他项比起来较小而被忽略。

另外如果单分子层这么容易被拉出来,那纳米颗粒的成本就会被大幅降低了。我们扯纸的时候,如果力合适,纸会变成单分子层再撕裂么?

楼主留言:

跟撕纸不同,纸是固体,会整体断裂,液膜越拉越薄,最后断裂时才是单分子层。
上下拉液膜,液面撕裂时的表面张力肯定是上下方向。
虽然三相周界上有表面张力,但表面张力跟三相周界无关,而是两相界面上的力。表面张力就是表面上分子之间的作用力,跟内部的液体无关。
吊片向上拉,肯定有液体的重力,若吊片很厚,能拉出很多很重的液体。不把重力去除,表面张力算不准确。

在线cllipe
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只看该作者 15楼 发表于: 2016-03-22 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
回 yyang 的帖子
yyang:
那如果按您说的是液膜被撕裂测的就是表面张力的话,那么撕裂的时候表面张力的方向是什么?
我们讨论的表面张力都是在三相接触线上。按您所说,如果液膜被撕裂,那么我们测得的是氢键和范德华力的作用。表面张力是由于表面分子受力不均衡造成的,单分子层时的表面张力从哪来呢?
在计算公式中,相关文献中也说明了液膜的质量由于与其他项比起来较小而被忽略。


水平拉时没重量,只存在长度如何取的问题,是2倍的AB,还是1倍的AB,表面张力的结果差一倍。

水平拉液膜,力的大小肯定是变化的,而不是一个常数,取多大的力作为计算值呢?只有拉断时的力是一个特征值,这时候的长度取1倍的AB即可。

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离线yyang
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只看该作者 16楼 发表于: 2016-03-22 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
表面张力的起因是界面不对称。

表面张力,是液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力。通常,由于环境不同,处于界面的分子与处于相本体内的分子所受力是不同的。在水内部的一个水分子受到周围水分子的作用力的合力为0,但在表面的一个水分子却不如此。因上层空间气相分子对它的吸引力小于内部液相分子对它的吸引力,所以该分子所受合力不等于零,其合力方向垂直指向液体内部,结果导致液体表面具有自动缩小的趋势,这种收缩力称为表面张力。

水平拉时的图,液膜有两面,受力分析位于拉杆上的三相接触线,因为那里存在(两个)弯曲界面。而水平液膜中间是不存在表面张力的。因此表面张力作用的线长度一定是2倍的AB。

楼主留言:

开始学习时教科书都是这么说的,当你进步了,还相信这些说法就欠妥了。界面的分子受力不平衡吗?如果不平衡,分子不就跑了吗?界面张力的含义是,当人为切开界面时,左右两侧之间的作用力,这个力与垂直于界面的分子作用无关,只与平行于界面的分子作用有关。很显然,分子之间的作用力是变化的,如何定义表面张力呢?这就是一个问题。

离线zjqzqr
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只看该作者 17楼 发表于: 2016-03-22 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
咋是长度和厚度呢?是不是吊片的长度和宽度呀?厚度忽略呀

楼主留言:

长方形,长、高、厚,这里把长理解为宽也可以。

离线yyang
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只看该作者 18楼 发表于: 2016-03-22 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
或者用能量变化来说明水平受拉的图更清楚。液膜有上下两个面,拉力向右拉dx, 面积变化为(上下表面都变化) 2×l×dx。
能量变化为2×l×dx×sigma。外力做功 F*dx.
F*dx=2×l×dx×sigma

楼主留言:

液膜厚时,这么理解是对的,液膜薄时,如何定义呢?

离线zjqzqr
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只看该作者 19楼 发表于: 2016-03-22 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
回 zjqzqr 的帖子
zjqzqr:咋是长度和厚度呢?是不是吊片的长度和宽度呀?厚度忽略呀
 (2016-03-22 15:07) 

答案应该是4

楼主留言:

我也这么认为


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