Αυτόματος μετρητής επιφανειακής τάσης - Εφαρμογές:

ο Επιφανειακή τάση ενός υγρού είναι μια βασική φυσική ποσότητα που χαρακτηρίζει τη συμπεριφορά των υγρών στις διεπαφές. Ο ακριβής προσδιορισμός αυτής της ποσότητας είναι σημαντικός σε πολλές επιστημονικές και βιομηχανικές εφαρμογές.

Αυτό Αυτόματος μετρητής επιφανειακής τάσης πλάκας Wilhelmy, επίσης Τενσιόμετρο πλάκας Wilhelmy ονομάζεται, επιτρέπει τον ποσοτικό προσδιορισμό της επιφανειακής τάσης με βάση διάφορες φυσικές αρχές. Οι συνήθεις μέθοδοι δοκιμών περιγράφονται λεπτομερώς παρακάτω.

1. Μέθοδος πιάτων Wilhelmy:

Αυτή η μέθοδος βασίζεται στη μέτρηση της δύναμης που ασκείται σε μια λεπτή, επεξεργασμένη με ακρίβεια πλάκα βυθισμένη κατακόρυφα στο υγρό. Η μηχανική πλάκα ακριβείας είναι τοποθετημένη έτσι ώστε η κάτω άκρη της να αγγίζει την επιφάνεια του υγρού. Η δύναμη (F) που επενεργεί στην πλάκα αποτελείται από το βάρος της πλάκας (F_g) και τη δύναμη που οφείλεται στην επιφανειακή τάση (F_{γάμα}).

Η δύναμη (F_{γάμα}) είναι ανάλογη της επιφανειακής τάσης (γάμα) και της διαβρεγμένης περιφέρειας της πλάκας (Ρ):

                        [ F_{γάμα} = γάμμα × Ρ × συν(θήτα) ]

όπου ( θήτα ) είναι η γωνία επαφής μεταξύ του υγρού και της πλάκας. Για μια πλάκα πλήρως διαβροχής (ιδανική, ( θήτα = 0^κύκλος ), ( συν(θήτα) = 1 )) η εξίσωση απλοποιείται ως εξής:

                        [ F_{γάμα} = γάμμα × Ρ ]

Ο μετρητής επιφανειακής τάσης μετρά τη συνολική δύναμη (F) και λαμβάνοντας υπόψη το βάρος της πλάκας, η επιφανειακή τάση μπορεί να υπολογιστεί:

                        [ gamma = frac{F - F_g}{P} ]

Εκτέλεση δοκιμής:

1. Η πλάκα Wilhelmy καθαρίζεται προσεκτικά για να αποφευχθεί η μόλυνση που θα μπορούσε να επηρεάσει τη γωνία επαφής.
2. Ο μετρητής επιφανειακής τάσης είναι βαθμονομημένος.
3. Το υγρό δείγμα τοποθετείται σε κατάλληλο δοχείο και φέρεται σε σταθερή θερμοκρασία.
4. Η πλάκα χαμηλώνεται αργά μέχρι να αγγίξει την επιφάνεια του υγρού. Η διαδικασία βύθισης ελέγχεται με ακρίβεια για την ελαχιστοποίηση των κραδασμών.
5. Η συσκευή μέτρησης καταγράφει τη μέγιστη δύναμη που ασκείται στην επιφάνεια όταν η πλάκα είναι βυθισμένη ή σε στατική κατάσταση.
6. Η επιφανειακή τάση υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τη μετρούμενη δύναμη και τη γνωστή διαβρεγμένη περιφέρεια της πλάκας.
7. Η μέτρηση συνήθως επαναλαμβάνεται πολλές φορές για να εξασφαλιστεί η αναπαραγωγιμότητα.

2. Μέθοδος δακτυλίου Du-Noüy:

Αυτή η μέθοδος μετρά τη δύναμη που απαιτείται για να μετακινηθεί ένα λεπτό Δαχτυλίδι από πλατίνα κατασκευασμένο με ακρίβεια για να αφαιρέσετε την επιφάνεια του υγρού. Η μέγιστη δύναμη (F) κατά το σχίσιμο του δακτυλίου είναι ανάλογη με την επιφανειακή τάση (γάμα) και την περιφέρεια του δακτυλίου (L):

                        [ F = 2 pi R γάμμα cdot f ]

όπου (R) είναι η ακτίνα του δακτυλίου και (f) είναι ένας συντελεστής διόρθωσης που εξαρτάται από τη γεωμετρία του δακτυλίου και τις ιδιότητες του ρευστού (π.χ. το πάχος του δακτυλίου και τον όγκο του ανυψωμένου ρευστού).

Εκτέλεση δοκιμής:

1. Ο δακτύλιος Du Noüy καθαρίζεται προσεκτικά και απαλλάσσεται από ακαθαρσίες.
2. Ο μετρητής επιφανειακής τάσης είναι βαθμονομημένος.
3. Το υγρό δείγμα τοποθετείται σε κατάλληλο δοχείο και σκληρύνεται.
4. Ο δακτύλιος βυθίζεται στο υγρό και στη συνέχεια ανασηκώνεται ξανά αργά.
5. Ο μετρητής καταγράφει τη μέγιστη δύναμη που απαιτείται για την αποκόλληση του δακτυλίου από την επιφάνεια.
6. Η επιφανειακή τάση υπολογίζεται λαμβάνοντας υπόψη την ακτίνα του δακτυλίου και τον συντελεστή διόρθωσης. Ο συντελεστής διόρθωσης μπορεί να προσδιοριστεί χρησιμοποιώντας πίνακες ή αριθμητικές μεθόδους.
7. Η μέτρηση πραγματοποιείται πολλές φορές για να διασφαλιστεί η στατιστική αξιοπιστία.

Ανάλυση των αποτελεσμάτων της μέτρησης:

Οι επιστημονικές αναλύσεις περιλαμβάνουν τη στατιστική αξιολόγηση επαναλαμβανόμενων μετρήσεων, την εκτίμηση σφαλμάτων και την εξέταση παραγόντων που επηρεάζουν, όπως η θερμοκρασία και η μόλυνση. Τα αποτελέσματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον χαρακτηρισμό υγρών, τη διερεύνηση φαινομένων διεπιφανείας ή για τον ποιοτικό έλεγχο σε βιομηχανικές διεργασίες.

Αυτός ο επαγγελματίας Αυτόματα τεντόμετρα επιφάνειας διατίθεται προαιρετικά με α Δαχτυλίδι Du Noüy με μηχανική ακρίβεια και με α πλάκα Wilhelmy επεξεργασμένη με ακρίβεια διαθέσιμος. Ο Μέθοδος Du-Noüy-Ring είναι ιδανική ως μέθοδος ολόπλευρης δοκιμής και η Μέθοδος δοκιμής Wilhelmy προσφέρει ελαφρώς μεγαλύτερη ακρίβεια μέτρησης σε σύγκριση.