Способ определения капиллярной постоянной металлических расплавов Советский патент 1986 года по МПК G01N13/00 

Изобретение относится к измерениям физико-химических свойств жидкостей и может быть использовано для определения капиллярной постоянной металлических расплавов, а при наличии сведений о плотности - для измерения поверхностного н:атя- жения.

Цель изобретения - повьппение точности определения путем исключения влияния краевого угла смачивания на результаты вычислений.

Пример выполнения заключается в следующем. Основное уравнение капиллярности .или уравнение Юнга-Лапласа имеет вид

z - II

. i-), (.)

-1 -2

- вертикальная координата дан- 20 ной точки поверхности; радиусы кривизны данной точки поверхности; капиллярная постоянная. произвольной точки поверхносска в трубке уравнение ( 1) редставить в виде

25

аЧ d z/dx2

2 i ff+faz7dx7 5/2 xlT+TdZ7dx7 n 2 {2}

где X - горизонтальная координата точек поверхности мениска, отсчитываемая от оси поверхности вращения,

причем для мениска в широкой трубке

уравнение (2) должно удовлетворять

начальным условиям:

Z(0)2

,(о)о,

Сз)

где Z.

- вертикальная координата вершинь мениска, равная высоте столба исследуемой жидкости, гидростатическое давление которого равно капиллярному давлению в вершине мениска.

Таким образом, Z - расстояние по вертикали, на котором находится вершина мениска относительно уровня гипотетической плоской поверхности, с которой мениск находился бы в равновесии.

Уравнение поверхности мениска, определяемого параметрами а и z имеет вид

f(X,Z; а 2„ )-0

(4)

Так как оба мениска находятся в равновесии между собой, то отсчет вертикальной координаты ведется от одного и того же уровня. Поэтому поверхность второго мениска определяется уравнением

f(X,Z; a )0. (5)

Для достижения поставленной цели необходимо подобрать такие значения параметров а и z , которые удовлетворяли бы частному решению системы уравнений (4)-(5)

f(R,, а f(R

2.)0

4.

а% Z +Н)0, (6)

записанному.с учетом краевых условий

z(,-bh,,(

. z(.

Так как величины R j, R , Н, h и h измеряются непосредственно,, то (б) представляет собой систему из двух уравнений с двумя неизвестными а и z, которые находятся численным решением системы (6).

Приведенные пояснения относятся к случаю выпуклого мениска, однако все ск азанное остается в силе и Для вогнутого мениска.

Определяли капиллярную постоянную жидкого индия марки Ин-00 при температурах 448 К и 653 К,

Измерительная ячейка была изготовлена из молибденового стекла марки C-52-I. Основной частью ячейки являлись два сообщающихся цилиндра, радиусы которых R 1,415 см и R,0,345, см.

После плазменной и термовакуумной обработки ячейку заполняли исследуемым расплавом под вакуумом 10 Па. Затем измерительную ячейку отпаивали от вакуумной установки и помещали в термостат со смотровыми окнами.

После установления термического равновесия производили измерения ве

и h с

помощью катетоличин Н, h метра КМ-8 .

Для нахождения искомых величин была составлена программа для ЭВМ.

В таблице приведена исходная информация и результаты определения капиллярной постоянной. В последней колонке таблицы даны расчеты поверхностного натяжения по формуле

(8)

где Р - справочное значение плотности расплава

g - ускорение свободного паде- . ния.

Формула изобретения

Способ определения капиллярной постоянной металлических расплавов 5 заключакмцийся в заполнении двух со- общаюпщхся вертикальных калиброванных трубок разных диаметров исследуемым расплавом, измерении разности уровней расплава в трубках и вы- 448 14,15 1,989 1,702 0,080 1,613 О числении капиллярной постоянной,

отличающийся тем, что,

3,45 0,760с целью повышения точности путем исключения влияния краевого угла сма- 653 14,15 1,863 1,770 0,082 1,606 чивания на результаты вьиислений,

15 дополнительно измеряют высоты менис3 45 0,799ков, образованных исследуемым рас- . плавом в трубках.

Редактор В.Ковтун

Составитель А.Кащеев Техред А.Кравчук

Заказ 6659/35 Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

Корректор С.Р1екмар

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано в металлургической, химической и других йтрас-г лях промьшшенности. Цель изобретения- повышение точности определения путем исключения влияния краевого угла смачивания на результат измерений. Две сообщающиеся вертикальные калиброванные трубки заполняют ис- следуемьм расплавом. Измеряют разность уровней расплава в трубках и высоты менисков, По полученным данным вычисляют капиллярную постоянную. 1 табл. с (Л Од о ел со