Способ определения коэффициента вязкости Советский патент 1988 года по МПК G01N11/00 

4

СО

О 00

to

114

Изобретение относится к способам определения коэффициента вязкости жидкостей и может найти применение в исследовании физико-химических свойств жидкостей при пропитке, нанесении покрытий, в научно-технических экспериментах, использующих жидкую фазу. .

Целью изобретения является расширение области применения способа в сторону материалов, не впитывакяцихся в подложку.

Известно, что капли сравнительно большой массы растекаются под действием двух сил - движущей силы растеЛ Г с, - с

12

- (j

гъ

где сГ

к

межфазные поверхностные эн ергии на границах твердое тело, жидкость, среда, и u tj Од Г Г движущей силы,

обусловленной понижением центра тяжести капли, в связи с чем кинетика их растекания описывается уравнением:

X

dx dt

m

з-27:ь

Для капель большой массы т, для

которых Л с

, растекание опи- X

сывается уравнением

24

SlSi(t-t ) 0

(2)

где Хд, X - положения границы капли в моменты времени t, и t.

Это уравнение из выражения (1) при учете того факта, что во многих системах Дс мало и составляет мДж/м . Оно справедливо для капель с массой

m

(

g

(3)

Использование уравнения (2) для определения коэффициента вязкости состоит в получении экспериментальной временной зависимости положения периметра смачивания X(t:) , построения графика из экспери ментапьной зависимости в новых координатах Z f(t),. X .5 где Z )

Хс

1. В этих координа308272

тах график временной зависимости X имеет вид прямой линии с тангенсом угла наклона прямой с осью абсцисс 5gm

24p,b5-p;

5 А

Таким образом, -построив график Z f(t) и определив А из этой гра- JQ фической зависимости, коэффициент вязкости определяют из соотношения

Ь

-Is™

24р2 А

(4)

0

5

0

5

0

Таким образом, предлагаемый способ обладает суещственным отличием, состоящим в том, что он использует явление растекания, происходящее под действием силы , , обусловленной понижением центра тяжести капли, а не весьма малой силы й , обусловленной изменением поверхности энергии системы (в силу ее малости для ряда систем), обеспечена возможность определения коэффициента вязкости материалов, которые не впитьшаются в подложку в процессе растекания (например, органические жидкости на металлах) . Для определения вязкости не требуется большого количества жидкости, упрощается способ ее нанесения на поверхность - не нужно вакуумного напыления.

Способ реализуется следующим образом.

На огнеупорную подложку, нагретую до температуры, вьше точки плавления исследуемого материала, наносится капля исследуемого материала с массой, удовлетворяющей соотношению

.8p:teb2x2дt „

V- ; , Подложка с каплей

m

g

подвергается изотермической вьщержке при температуре вьш1е точки плавления исследуемого материала. Измеряется положение границы капли X в моменты времени t, по дaннымx(t) строится график зависимости Z f(t), где Z

X

() 1. Из графической зависиУ--0

мости Z f(t) определяется тангенс угла наклона А прямой с осью абсцисс, а из формулы (Д) определяется коэффи- циент вязкости .

Пример . В качестве огнеупорной подложки взята пластинка Се,ис- следуемьп материал - октанол-2 (СН /СПг/ СНОНСПз). Растекание иссле

довали при комнатной температуре, при которой октанол-2 находится в жидкой фазе. Быпи взяты капли с массой 44- 10 г, удовлетворяющей условию (3) При йС ()-10- мДж/м2 имеем m (18,8-48,0)10-3 г. Данные о временной зависимости растекания х f(t) октанола-2 по Ge приведены в таблице, ( 0,82 г/см ).

На основании приведенных в таблице данных был построен график Z f(t),

X

где Z () - 1, а из этого графи °-1

ка определено значение А 2,68-10 с

Используя формулу (4), при известных значениях Ь 1,2 см; х 2,1 см; m 44-10 г, получили значение коэффициента вязкости октанола-2: - 4,6-10 Па. с..

Таким образом, предлагаемый способ позволяет определять коэффициент вязкости различных материалов, которые не взаимодействуют с подложкой в процессе растекания, в то время как в известном способе определение кр- эффициента вязкости возможно лишь в случае впитывания исследуемого материала в подложку (тонкую пленку) в процессе растекания.

Формула изобретения

Способ определения коэффициента вязкости металлов, заключающийся в том, что на подложку из огнеупорного материала, нагретую до температуры плавления исследуемого металла, наиосят каплю исследуемого материала, регистрируют перемещение границы капли во времени и из графической зависимости размера капли от времени определяют коэффициент вязкости, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения способа в сторону определения вязкости материалов, не впитывающихся в подложку, на подложку наносят каплю с- массой, удовлетворяющей соотношению

m

,8 Ь2х2лГ// С- -- ) ,

где Дс - движущая сила растекания; р - плотность исследуемого материала;b - щирина дорожки, по которой

капля растекается; X - длина пути растекания; g - ускорение свободного падения,

и используя данные графической зависимости, построенной в координатах

Z () - 1 f(t),определяют

эффициент вязкости /; по формуле

„ 5gm

6

где m - .масса капли;

х - размер капли в момент времени t

с

А - тангенс угла наклона прямой Z f(t).

Изобретение относится к способам определения коэффициента вязкости и может найти применение в исследованиях физико-химических свойств жидкостей, в научно-технических экспериментах, использующих жидкую фазу. Целью изобретения является расширение области применения способа в сторону материалов, не впитывающихся в подложку. На подложку из огнеупорного материала, нагретую до температуры плавления исследуемого металла, наносят каплю исследуемого материала, масса которой определяется из соотношения m (8p b x2fre/g) , где лС - движущая сила растекания; р . - плотность исследуемого материала; Ь - ширина дорожки, по которой капля растекается-, X - длина пути растекания; g - ускорение свободного падения. Из данных временной графической зависимое- ти растекания капель х от t, постро- енной в координатах Z (х/х) -1 Ш f(i:), коэффициент вязкости определя- ют го формуле Ч 5gmV() , v) где m - масса каплиц х - размер капли в момент времени t j А - тангенс угла наклона прямой Z f(t). 1 табл. S