Способ определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости Советский патент 1990 года по МПК G01N13/02 

Изобретение относится к исследованию физических характеристик жидких сред, в частности определению коэффициента поверхностного натяжения жидкости, и может быть использовано в химической промышленности, а также в области научных исследований.

Целью изобретения является повышение точности путем снижения ошибок, связанных с различием электрических свойств жидкостей.

На фиг.1 приведена схема устройства для осуществления способа; на фиг. 2 - график калибровочной зависимости.

Устройство для осуществления способа состоит из сосуда 1 из изоляционного материала для жидкости. В сосуде

1 размещен кольцевой электрод 2, подключенный к заземленной положительной клемме источника 3 постоянного напряжения. По оси кольцевого электрода 2 над ним расположен электрод 4 который подключен к отрицательной клемме источника 3, напряжение на выходе которого контролируют вольтметром 5. Вблизи электрода 4 расположено сопло 6 для подачи потока воздуха в горизонтальном направлении от компрессора 7 „

Напротив сопла 6 расположено индукционное кольцо 8, соединенное через усилитель тока 9 с запоминающим осциллографом 10. За кольцом 8 размещена стеклянная подложка, покрытая, например, слоем смеси вазелина и консд

ОЭ 1чЭ

4j

ч

денсаторного масла для улавливаряя , капель жидкости, уносимых потоком воздуха из промежутка между поверхностью жидкости и электродом 4 через , индукционное кольцо 8. Устройство снабжено также оптическим микроскопом для измерения размера капель, осевших на стеклянную подложку.

Для осуществления способа необ-хо- JQ димо иметь калибровочную зависимость которую получают следующим образом. В качестве эталонных жидкостей использованы: вода, формамид, анилин, диок- сан, толуол и этанол, В табл.1 приве- 15 дены значения коэффициента поверхнрст- лого натяжения 6., и относительной ди

d

электрической проницаемости Јэ эталонных жидкостей при 25°С.

В сосуд 1 заливают ту или иную эталонную жидкость тгк, чтобы она покД рыла электрод 2 на 5 мм.

Включают источник 3 постоянного Напряжения и медленно увеличивают Напряжение до распада на капли образу-4 (ощегося всплеска жидкости под электродом 4„ С комощью вольтметра 5 измеряют разность потенциалов U между электродом 4 и жидкостью в момент распада всплеска жидко с та Tia капли Пото- ком воздуха от компрессора 7 через сопло б смещают капли жидкости в направлении индукционного кольца 8„ Заряженные капли жидкостиs пролетая через измерительное кольцо 85 наводят 3 в чем заряд q , который усилив аетсл усилителем 9 тока ь регистрируется вспоминающим осциллографом 10, О величине заряда судят по амплитуде воплес- ка на экране осциллографа 10, сетка 4 которого отградуирована в единицах измерения заряда Затем с помощью оптического микроскопа измеряют радиус гэ капель жидкости, осажденных на стеклянную подложку после их прохождения через индукционное кольцо 8. По измеренным величинам рассчитывают величину

25

Ј1 э

ьэ-ЈГлй| - 4

5

й&э- поправка к коэффициенту поверхностного натяжения эталонной жидкости5 н/м; Ч - заряд капли эталонной жид- с

кости, Кл|

Ј э- относительная диэлектрическая проницаемость эталонной жидкости5

,

Q 5

®35 40

5

ч

6 „(U), приве45

50

с

Ј0 8,85 10 ( - диэлектрическая проницаемость вакуума; Гу - радиус капли эталонной жидкости, м.

После этого рассчитывают величину эффективного коэффициента поверхност- ного натяжения эталонной жидкости &, с помощью выражения

4ч,6э-лба.

Измерение и вычисление величины для разных эталонных жидкостей приве - дены в табл.2.

По полученным данным строят калиб-. ровочную зависимость денную на фиг..

Для определения коэффициента верхностного натяжения исследуемой жидкости ее заливают в сосуд 1 до того жо уровня, что и при получении калибровочной зависимости с помощью эталонных жидкостей. Проводят те же операции, что и в случае эталонной жидкости, Для дибутнлфталата получены следующие значения: заряд капли q n 4-1 , радиус капли г п 1,1 10 м, разность потенциалов в момент распада всплеска исследуемой жидкости на капли U 6,4 кВ„ По измеренной разности потенциалов с помощью калибровочной зависимости &n(U), приведенной на фиг о 2, определяют эффективный коэффициент поверхностного натяжения 29S7-10 3 н/м.

Учитывая, чпэ для дибутилфталата g 6944; рассчитывают поправку с помощью выражения

-™64Ј;tFr3; 3 440 3 H/M

Коэффициент поверхностного натяжения дибутилфталата &п определяют выражением

6h 6 4&n 33,1 Ю-3 н/м Формула изобретения

i

Способ определения коэффициента по- в ерхностного натяжения жидкости, заключающийся в приложении разности потенциалов между поверхностью исследуемой жидкости и электродом, расположенным над поверхностью исследуемой жидкости, увеличении разности потенциалов до распада всплеска жидкости под электро

i

дом на капли, измерении разности

потенциалов в момент распада всплеска жидкости под электродом на капли и определении коэффициента поверхностного натяжения исследуемой жидкости с помощью калибровочной ча- висимости, полученной для эталонных жидкостей с известным поверхностным натяжением, отличающийся тем, что, с целью повышения точности путем снижения ошибок, связанных с различием электрических свойств жидкостей, дополнительно измеряют размер и заряд капель исследуемой жидкости, образующихся при распаде всплеска, в качестве калибровочной используют зависимость разности потенциалов в момент распада всплеска эталонной жидкости на капли от коэффициента поверхностного натяжения эта- лонной жидкости, уменьшенного на величину Л65 равную

Аб

э 64Ј,Ј„1Гг

0

где qs заряд капли эталонной жидкости, Кл;

Јэ - относительная диэлектрическая проницаемость эталонной жидкости;

Ј0 8,85 -Ю-2 /м - диэлектрическая гюстояннач вакуума; Г9 - радиус капли эталонной жидкости, м,

а при определении коэффициента поверх- постного натяжения исследуемой жид кости к значению, полученному по калибровочной зависимости, прибавляют 5 величину й& п, равную

2

/ g п Дб, -а

64Јп Ј0

1з

где q - заряд капли исследуемой жидкости, Кп;

Јп- относительная диэлектрическая проницаемость исследуемой жидкости;

г ft - радиус капли исследуемой жидкости.

Таблица I

Изобретение относится к области исследования физических характеристик жидких сред, в частности определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости, и может быть использовано в химической промышленности, а также для научных исследований. Целью изобретения является повышение точности путем снижения ошибок, связанных с различием электрических свойств жидкостей. Способ основан на нахождении поправки к величине коэффициента поверхностного натяжения жидкостей, найденной по значению напряжения, приложенного между поверхностью этой жидкости и внешним электродом, при котором начинается распад на капли возникающего при этом всплеска. Для этого дополнительно измеряют размер и заряд образующихся капель, после чего определяют значение поправки по предложенной расчетной формуле. 2 ил., 2 табл.

Таблица2

5

V 1

W

20

/

О

Составитель А. Кощеев Редактор Н. Лазаренко Техред Л.Олийнык

Заказ 1058

Тираж 482

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, , Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Ю

Фиг.1

7

10

и,к8

Фие.2

Корректор т. Палий

Подписное