Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Беткі кернеуді өлшейтін құрал
Instrument which measures surface tension
топырақ ғылымы саласындағы мақала
the article with regards to soil science
Беттік ғылымда, тензиометр – сұйықтықтардың немесе беттердің беткі кернеуін (γ) өлшеуге қолданылатын өлшеу құралы. Тензиометрлер зерттеу және әзірлеме зертханаларында бояулар, лактар немесе жабысқыштар сияқты сұйықтықтардың беткі кернеуін анықтау үшін пайдаланылады. Тензиометрлердің тағы бір қолданылу аймағы – бөлшектерді тазалау немесе электроқаптау сияқты өнеркәсіптік өндіріс процестерін бақылау.
In surface science, a tensiometer is a measuring instrument used to measure the surface tension (γ) of liquids or surfaces. Tensiometers are used in research and development laboratories to determine the surface tension of liquids like coatings, lacquers or adhesives. A further application field of tensiometers is the monitoring of industrial production processes like parts cleaning or electroplating.
Гониометр/тенсиометр
Жер бетін зерттеуші ғалымдар сұйықтың беттік және аралық кернеуін өлшеу үшін көбінесе оптикалық гониометр/тензиометрді пайдаланады, осы үшін аспалы немесе жабысқан тамшы әдістерін қолданады. Тамшы жасалып, CCD камерасымен түсіріледі. Содан кейін тамшының пішіні анықталады, ал күрделі бағдарламалық құралдар эксперименталдық тамшы пішініне теориялық Янг-Лаплас теңдеуін сәйкестендіреді. Беттік кернеу сәйкестендірілген параметрлерден есептеледі. Басқа әдістерден өзгешелігі, бұл техникаға тек аз көлемдегі сұйықтық қажет, сондықтан ол қымбат сұйықтықтардың аралық кернеуін өлшеуге ыңғайлы.
Surface scientists commonly use an optical goniometer/tensiometer to measure the surface tension and interfacial tension of a liquid using the pendant or sessile drop methods. A drop is produced and captured using a CCD camera. The drop profile is subsequently extracted, and sophisticated software routines then fit the theoretical Young Laplace equation to the experimental drop profile. The surface tension can then be calculated from the fitted parameters. Unlike other methods, this technique requires only a small amount of liquid making it suitable for measuring interfacial tensions of expensive liquids.
Ду Ной шақтауыш тензиометр
Бұл типтегі тензиометр сұйықтыққа батырылған платина сақинасын қолданады. Сақина сұйықтықтан тартылып шығарылғанда, сұйықтықтың беттік кернеуін анықтау үшін қажетті күш дәл өлшенеді. Бұл әдіс ASTM D971 сияқты көптеген халықаралық стандарттармен бекітілген. Бұл әдіс екі сұйықтық арасындағы интерфейстік кернеуді өлшеу үшін кеңінен қолданылады, бірақ платина сақинасының деформацияланбауына көңіл бөлу қажет.
This type of tensiometer uses a platinum ring which is submersed in a liquid. As the ring is pulled out of the liquid, the force required is precisely measured in order to determine the surface tension of the liquid. The method is well established as shown by a number of international standards on it such as ASTM D971. This method is widely used for interfacial tension measurement between two liquids but care should be taken to make sure to keep the platinum ring undeformed.
Вильгельмия пластиналық тензиометр
Вильгельми пластиналы тензиометр сұйық бетімен жанасу үшін пластинаны қажет етеді. Бұл әдіс беттік кернеуді өлшеудің ең қарапайым және ең дәл методі деп есептеледі. Платина пластинасының суға батқан бөлігінің ұзындығы үлкен болғандықтан, беттік кернеу көрсеткіштері әдетте басқа әдістермен салыстырғанда өте тұрақты болады. Қосымша артықшылығы ретінде, Вильгельми пластинасы бір рет қолдануға арналған қағаздан да жасалуы мүмкін. Интерфейстік кернеуді өлшеу үшін зондтың су бетінде қалу қабілетін ескеру қажет, бұл өлшеуді күрделендіреді.
The Wilhelmy plate tensiometer requires a plate to make contact with the liquid surface. It is widely considered the simplest and most accurate method for surface tension measurement. Due to a large wetted length of the platinum plate, the surface tension reading is typically very stable compared to alternative methods. As an additional benefit, the Wilhelmy plate can also be made from paper for disposable use. For interfacial tension measurements, buoyancy of the probe needs to be taken into account which complicates the measurement.
Дю Ной-Паддей әдісі
Бұл әдісте сынақ сұйықтығына енгізілетін таяқ пайдаланылады. Содан кейін таяқ сұйықтықтан тартылып шығарылады және таяқты тартуға қажетті күш дәл өлшенеді. Әдіс стандартталмаған, бірақ кейде қолданылады. Du Noüy Padday таяқ тарту тензиометрі жылдам өлшеулер жүргізуге мүмкіндік береді және кең ауқымды тұтқырлыққа ие сұйықтықтармен жұмыс істей алады. Бұл әдіс көмегімен беттік кернеуді ғана өлшеуге болады, аралық беттік кернеуді өлшеу мүмкін емес.
This method uses a rod which is lowered into a test liquid. The rod is then pulled out of the liquid and the force required to pull the rod is precisely measured. The method isn't standardized but is sometimes used. The Du Noüy Padday rod pull tensiometer will take measurements quickly and will work with liquids with a wide range of viscosities. Interfacial tensions cannot be measured.
Бұзық қысым тензиометрі
Сұйықтың ішкі тартымды күштерінің әсерінен сұйықтықтағы ауа көпіршіктері қысылады. Соның салдарынан туындаған қысым (көпіршік қысымы) көпіршік радиусы кішірейген сайын артады. Көпіршік қысымы әдісі осы қысымды пайдаланады, ол қоршаған ортадан (судан) жоғары болады. Газ ағыны сұйықтыққа батырылған капиллярға сорғыланады. Капилляр ұшында пайда болатын көпіршік беттік қабатта үнемі үлкейеді, соның нәтижесінде көпіршік радиусы азаяды. Қысым максималды деңгейге жетеді. Осы кезде көпіршік ең кіші радиусына (капилляр радиусына) жетеді және жарты шар пішінін қалыптастыра бастайды. Бұл нүктеден кейін көпіршік тез өсіп, көп ұзамай жарылып, капиллярыдан ажырап, капилляр ұшында жаңа көпіршік пайда болуына мүмкіндік береді. Осы процесте беттік кернеуді анықтау үшін бағаланатын ерекше қысым графигі пайда болады (суретті қараңыз). Капиллярды пайдаланудың қарапайымдығы және оны тазалаудың аз күш талап етуіне байланысты, көпіршік қысымы тензиометрлері тазалау немесе электролық жағдайдағы жуғыш заттардың концентрациясын бақылау үшін жиі қолданылатын балама болып табылады.
Due to internal attractive forces of a liquid, air bubbles within the liquids are compressed. The resulting pressure (bubble pressure) rises at a decreasing bubble radius. The bubble pressure method makes use of this bubble pressure which is higher than in the surrounding environment (water). A gas stream is pumped into a capillary that is immersed in a fluid. The resulting bubble at the end of the capillary tip continually becomes bigger in surface; thereby, the bubble radius is decreasing. The pressure rises to a maximum level. At this point the bubble has achieved its smallest radius (the capillary radius) and begins to form a hemisphere. Beyond this point the bubble quickly increases in size and soon bursts, tearing away from the capillary, thereby allowing a new bubble to develop at the capillary tip. It is during this process that a characteristic pressure pattern develops (see picture), which is evaluated for determining the surface tension. Because of the easy handling and the low cleaning effort of the capillary, bubble pressure tensiometers are a common alternative for monitoring the detergent concentration in cleaning or electroplating processes.