Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Прибор для измерения поверхностного натяжения
Instrument which measures surface tension
Статья, касающаяся почвоведения
the article with regards to soil science
В науке о поверхностях тензиометр — это измерительный прибор, используемый для измерения поверхностного натяжения (γ) жидкостей или поверхностей. Тензиометры применяются в научно-исследовательских и опытно-конструкторских лабораториях для определения поверхностного натяжения жидкостей, таких как покрытия, лаки или клеи. Другая область применения тензиометров — мониторинг промышленных производственных процессов, например, очистки деталей или гальванического покрытия.
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/тензиометр
Ученые, занимающиеся изучением поверхностей, обычно используют оптический гониометр/тензиометр для измерения поверхностного и межфазного натяжения жидкости методами подвесной или прикрепленной капли. Капля формируется и регистрируется с помощью ПЗС-камеры. Затем извлекается профиль капли, и сложные программные алгоритмы подгоняют теоретическое уравнение Янга-Лапласа к экспериментальному профилю капли. Поверхностное натяжение затем вычисляется на основе полученных параметров. В отличие от других методов, для этой методики требуется лишь небольшое количество жидкости, что делает ее подходящей для измерения межфазного натяжения дорогих жидкостей.
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.
Кольцевой тензиометр Ду Нуй
Этот тип тензиометра использует платиновое кольцо, погружаемое в жидкость. При извлечении кольца из жидкости точно измеряется сила, необходимая для этого, чтобы определить поверхностное натяжение жидкости. Метод хорошо зарекомендовал себя, что подтверждается рядом международных стандартов, таких как ASTM D971. Он широко применяется для измерения межфазного натяжения между двумя жидкостями, однако необходимо следить за тем, чтобы платиновое кольцо не деформировалось.
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.
Площадная тензиометрия Вильгельми
Для работы пластинчатого тензиометра Вильгельми требуется пластина, контактирующая с поверхностью жидкости. Этот метод общепризнан как самый простой и точный способ измерения поверхностного натяжения. Благодаря большой площади смачивания платиновой пластины, показания поверхностного натяжения обычно очень стабильны по сравнению с альтернативными методами. Кроме того, пластина Вильгельми может быть изготовлена из бумаги для одноразового использования. При измерении межфазного натяжения необходимо учитывать выталкивающую силу, действующую на зонд, что усложняет процесс измерения.
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.
Метод Ду Нуй-Паддей
В этом методе используется стержень, который опускается в исследуемую жидкость. Затем стержень извлекается из жидкости, и точно измеряется сила, необходимая для его извлечения. Метод не стандартизирован, но иногда применяется. Тensiometer Du Noüy Padday позволяет быстро проводить измерения и работает с жидкостями с широким диапазоном вязкости. Измерение поверхностного натяжения на границе раздела фаз невозможно.
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.
Тензиометр давления пузырьков
Из-за внутренних сил притяжения в жидкости пузырьки воздуха внутри неё сжимаются. Возникающее давление (давление в пузырьке) возрастает при уменьшении радиуса пузырька. Метод измерения давления пузырьков использует это давление, которое выше, чем в окружающей среде (в воде). Поток газа подаётся в капилляр, погружённый в жидкость. Образующийся пузырёк на конце капилляра непрерывно расширяется по поверхности, при этом радиус пузырька уменьшается. Давление возрастает до максимального значения. В этот момент пузырёк достигает своего минимального радиуса (радиуса капилляра) и начинает формировать полусферу. После этого пузырёк быстро увеличивается в размере и вскоре лопается, отрываясь от капилляра, что позволяет новому пузырьку сформироваться на его кончике. В ходе этого процесса формируется характерная кривая давления (см. рисунок), которая используется для определения поверхностного натяжения. Благодаря простоте использования и незначительным затратам на очистку капилляра, пузырьковые тензиометры являются распространённой альтернативой для контроля концентрации моющих средств в процессах очистки или электроосаждения.
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.