Способ определения межфазного натяжения жидкостей Советский патент 1984 года по МПК G01N13/02 

2. Способ по п. 1, отличающий с я тем, что эталонное тело приводят в колебательное движение с помощью электродинамического вибратора, через катушку которого пропускают переменный ток с постоянной амплитудой, а величину изменения силы определяют по изменению падения напряжения на катушке „

I. CnOqOB ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕЖФАЗНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ, заключакяцийся в приведении эталонного тела в колебательное движение в направлении, перпендикулярном межфазной границе, и погружении тела в жидкость до соприкосновения с границей, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности исследования непрозрачных жидкостей щгтем устранения необходимости оптического наблюдения за границей, эталонное тело выполняют с плоской поверхностью, которую размещают параллельно границе, и iioгружая эталонное тело в жидкость, измеряют тормозя|цую силу, действующую со стороны жидкости на колеблющееся тело, а затем измеряют изменение силы после перемещения тела до (Л соприкосновения с границей, по величине которого судят о межфазном натяжении . 00 00 со со

Изобретение относится к измерению свойств поверхностных слоев, в частности к измерению свойств поверхностей раздела жидкость-жидкост и жидкость-газ.

Известен способ измерения межфазного .натяжения, заключающийся в измерении объема капель одной жидкости, истекающих из капилляра, погруженного в другую жидкость tl3

Недостатком данного способа является необходимость визуального наблюдения за каплями и его неприменимость к исследованию быстро из(даняняцихся поверхностей.

Известен способ измерения межфазйого натяжения, заключакмдийся в из.мерении силы, действующей на эталонное тело, приведенное в соприкосновение с границей фаз 21.

Однако этот способ является статическим и не позволяет изучать старение поверхностей и релакционные эффекты при малых временах.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является споСО0 определения межфазного натяжения, заключающийся в приведении эталонного тела в колебательное движение в направлении, перпендикулярном межфазной границе и погружении тела в жидкость до соприкосновения с границей. Колеблющееся тело возбуждает капиллярные волны на поверхности. С помощью оптических приспособлений определяется расстояние между пучностями волн,, по которому расчитывают поверхностное натяжение. Изменение частоты колебаний позволяет в широких пределах регулировать время образования границы фаз Г31.

Способ применим к исследованию как границы раздела жидкость-газ так и границы жидкость-жидкость.

К недостаткам известного способа относится его неприменимость к исслдованию непрозрачных жидкостей, так как в этом случае затруднено визуальное наблюдение за границей фаз.

Целью изобретения является обеспечение возможности исследования непрозрачных жидкостей путем устранения необходимости оптического наблюдения за границей.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения межфазного натяжения жидкостей, заключакядемся в приведении эталонного тела в колебательное движение в направлении, перпендикулярном межфазной границе и погружении тела в жидкость до соприкосновения с границей, эталонное тело выполняют с плоской поверхностью, которую размещают параллельно границе, и погружая эталонное тело в жидкость, измеряют тормозящую силу, действующую со стороны жидкости на колеблющееся тело, а затем измеряют изменение силы посл перемещения тела до соприкосновения с границей, по величине которого судят о межфазном натяжении.

- Кроме того, предлагается приводить эталонное тело в колебательное движение с помощью электродина ичecкoгo вибратора, через катушку которого пропускают переменный ток с постоянной амплитудой, а величину изменения силы определяют по изменению падения напряжения на катушке.

При погружении колеблющегося тела в ЖИДКОСТЬ- среда оказывает тормозящее действие на тело. При приведении тела в соприкосновение с границей фаз без разрыва последней тело испытывает дополнительное торможение за счет растяжения межфазной пленки, причем эта дополнительная сила определяется межфазным натяжением. При использовании электродинамического вибратора в качестве источника колебаний падение напряжения на катушке вибратора, через которую пропускают переменный ток постоянной амплитуды, зависит от амплитуды скорости колебательного движения эталонного тела, т.е. от величины тормозящей силы. На чертеже приведена зависимость межфазного натяжения о от изменения напряжения.; Способ осуществляют следукнцим образом. Эталонное тело в виде диска, жестко связанного с осью электродинамического вибратора, погружают в одну из жидкостей с большей вязкостью так, чтобы тело не касалось границы раздела. Пропускают через катушку переменный ток с постоянной амплитудойи и меряют падение напряжения на катушке Затем перемещают тело до соприкосновения с межфазной границей, но без разрыва последней. Измеряют падение напряжения на катушке в этом случае Находят разность падений напряжения ди. Величину ли определяют для ряда межфазных границ одной жидкости с другими, межфазное натяжение которы измерено другими способами. Строят график зависимости величины межфазн го натяжения от ди. По полученной калибровочной зависимости определяется межфазное натяжение на границе данной жидкости с исследуемой по измеренной для кахсдой пары величине ди. Пример . Проводят измерение величины ди для межфазных поверхностей нефть-водная фаза различного состава. Частота колебаний составляет 50 Гц, амплитуд - 0,55 мм. Диаметр диска - 20 мм. Параллельно измеряется межфазное натяжение методом измерения объема капли. Используются следующие жидкости: самотлорская нефть - дистиллированная вода; самотлорская нефть 0,1 N раствор хлористого натрия в воде-, самотлорская нефть - 0,1 N раствор едкого натра в воде; самотлорская нефть - 0,05% раствор СП-10 в воде, поверхностно-активное вещество, представляющее собой смесь различных оксиэтилированных алкилфенолов. Полученная зависимость межфазного натяжения 6 от величины ли выражается формулой U kflU. где k - коэффициент пропорциональности (см. чертеж). С помощью полученной калибровочной зависимости по величине ди можно определить межфазное натяжение на границе нефть-любая жидкость. Использование изобретения позволяет определить межфазное натяжение жидкостей при высоких скоростях дефор мации межфазно границы для непрозрач ных жидкостей. Кроме того, изобретение упрощает процедуру определения, так как электрическая регистрация напряжения проще оптической регистрации картины распространения волн.