Способ определения поверхностного натяжения высоковязких тел Советский патент 1992 года по МПК G01N13/02 

Изобретение относится к исследованию физико-химических свойств поверхностей высоковяаких систем, в частности размягченных стекол, и может найти применение в физической химий оксидных расплавов, а также при решении технологических вопросов эмалирования, сварки, обработки материалов давлением и т.п.

Известен способ определения поверхностного натяжения твердых тел, осйов нный на самопроизвольном дост11 женйи нулевой ползучести локализованного участка (цилиндрического перешейка радиуса г) протяженного образца, находящегося между неподвижным коромыслом весов и горизонтальной опорой. Расчет поверхностного натяжения производят после нахождения разности между весом нижней от перешейка части образца Р и реакции опоры L по формуле

.,- P-L

(1)

iFrНедостатком способа, в частности для определения высоковязких стеклообразных

тел является низкая точность измерений, которая обусловлена практической невозможностью формирования у размягченных стекол узкого и короткого перешейка цилиндрической формы, как требует способ, в результате чего неверно находится кривизна тела. В этом случае необходимо учитывать второй радиус кривизны R.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения поверхностного натяжения твердого тела, заключающийся в определении для протяженного образца с перешейком, находящегося в равновесии между неподвижным коромыслом весов и горизонтальной опорой, двух радиусов кривизны перешейка в наиболее узком его сечении (г и R) и разности между весом нижней от перешейка части образца Р и реакции опоры L. Расчет натяжения проводят по формуле

a ti,.(2)

лг(1 +)

Недостатком известного способа является его низкая точность (погрешность и более), которая обусловлена из-за наличия гравитации несимметричностью профиля перешейка относительно горизонтали, проходящей через его узкую часть, и в результате зтого неточным нахождением радиуса R.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

На чертеже приведена схема, поясняющая предлагаемый способ.

Способ заключается в том, что при нахождении радиуса кривизны поверхности перешейка учитывают несимметричность профиля перешейка путем дополнительного его обмера.

Для определения радиуса кривизны R в узкой части перешейка, имеющего несимметричный профиль и описываемого кривой третьего порядка, необходимо определить диаметры как минимум трех пар сечений, симметрично отстоящих от узкой части перешейка, причем одно из сечений должно проходить через верхний край перешейка. Измерения необходимо проводить по всей высоте перешейка. Это связано с тем, что симметричные кривые второго порядка однозначно определяются пятью точками (окружность тремя), а кривые третьего порядка могут определяться с достаточной степенью достоверности большим количеством точек как минимум 7-10 (одна из точек вершина

кривой). При этом чем больший участок перешейка охватывают измерения, тем выше точность определения кривой.

Пример. Определяют поверхностное

натяжение стекла (мол. %: 18,5 Na20 и 81,5 ВаОз) при 800°С, когда его вязкость невелика, но позволяет произвести сравнение полученных данных со справочными. Подложка и стержень выполняются корундовыми

(А12Оз), диаметр стержня 1 мм, масса капли стекла 5 г, разность сил в равновесии (Р L)111 дин, радиус перешейка ,15 мм.

Значения выбранных расстояний HI от j Минимального сечения до горизонтальных

сечений с диаметрами DI и ADi Dl-2r сведены в таблицу ().

Определение поверхностного натяжения по предлагаемому Способу дает 143 мДж/м (по справочным данным 144

мДж/м). Ошибка измерения по известному способу 9% снижена до 1 % по предлагаемому.

Таким образом, использование предлагаемого способа определения

поверхностного натяжения высоковязких стеклообразных тел обеспечивает по сравнению с известными повышенную точность измерений, что позволяет получить более достоверные данные.

Формул а изобретения

Способ определения поверхностного натяжения высоковязких тел, включающий формирование протяженного образца с перешейком, находящегося в равновесии

между неподвижным коромыслом весов и горизонтальной опорой, определение минимального радиуса перешейка г и разности веса Р нижней от минимального сечения перешейка части образца и реакции опоры

L, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с Целью повышения точности измерений, измеряют диаметры DI не менее чем трех пар горизонтальных сечений перешейка, симметрично отстоящих на расстояниях HI от сечения с

минимальным радиусом, причем одно из сечений проходит через верхний край перешейка, а поверхностное натяжение а определяют по формуле

P-L

а - HI 2(0,-2 г)

I -п

Л:Г(1 +Г

нг

где о 3.

Изобретение относится к исследованию физико-химических свойств поверхностей высоковязких систем, в частности размягченных стекол, и может найти применение в физической химии оксидных расплавов, а также при решении технологических вопросов эмалирования, сварки, обработки металлов давлением и т.д. Цель изобретения - повышение точности измерений путем учета несимметричности образца. Способ заключается а определении для протяженного образца с перешейком, находящегося в равновесии между неподвижным коромыслом весов и горизонтальной опорой, разности между весом нижней от перешейка части образца Р и реакционной опоры L. радиуса перешейка в наиболее узком его сечении г. Новым Q способе является разделение перешейка несколькими горизонтальными сечениями, симметрично отстоящими на расстояниях Ht от сечения с минимальным радиусом окружности, измерение диаметров окружностей горизонтальных сечений Di и определение поверхностного натяжения а по формулеа--P-LJ; Hi?<Di-2r) ;г,г