螺旋可调式恒温液体表面张力测定装置及其电学测控方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种利用最大气泡压力法测定溶液表面张力的表面张力测定装置及 其电学测控方法，应用于企业、科研机构和高校实验室。
【背景技术】
[0002] 液体的表面张力是表征液体性质的一个重要参数，也是化工产品出厂检验的基本 指标。其作用于液体表面，使液体表面积缩小的力，称为液体表面张力。它产生的原因是液 体跟气体接触的表面存在一个薄层，叫做表面层，表面层里的分子比液体内部稀疏，分子间 的距离比液体内部大一些，分子间的相互作用表现为引力。
[0003] 目前，液体的表面张力采用最大泡压法测定。图1为毛细管与液面作用示意图，图 2为最大泡压法测量液体表面张力装置示意图之一，图3为最大泡压法测量液体表面张力 装置示意图之二。在待测液体中，插入一个半径为r的毛细管，使得毛细管口刚好和液面相 切，经毛细管吹入一极小的气泡，其半径恰好与毛细管半径相等，此刻，气泡内压力最大，等 0 y 于液体的表面张力。根据拉普拉斯公式，气泡最大压力为：P二心。 -R'
[0004] 测量时，毛细管插入液面越深，气泡逸出时需要对抗的压力越大，所测得的表面张 力值越偏大，实验误差越大；应使得毛细管尽量位于相同高度，文献普遍认为，每次测量都 应该控制毛细管口与液面刚好相切，且毛细管深入液面的位置相同，即位于相同的"初始高 度"，实验结果最准确。测量不同浓度溶液表面张力时，若每次测量时毛细管的插入深度不 同，实验的"随机误差"无法估算。
[0005] 液体表面张力测定实验是各高校化学专业物理化学实验的基本内容，目前使用的 几种测量装置在使用过程中存在着各种问题，如装置无法将毛细管尖端调节至与待测液面 精确相切，造成测量结果误差大；无法使用恒温装置，因此不能测定不同温度时溶液的表面 张力；测定不同浓度溶液表面张力时，必须预先配制好不同浓度的溶液，无法在原溶液中进 行连续测定，浪费财力、物力和人力，造成环境的污染；仪器无法配置揽拌装置，测量溶解度 比较小的溶液时，造成较大的误差。
[0006] 图2的液体的表面张力测定存在W下问题： 1. 构造复杂；毛细管与磨口塞固定相连，清洗和取用不方便； 2. 调节液面不方便：利用装置下部的滴液漏斗活塞调节液面高度不精确，调节不当 时，液面容易下降太多，需要重新加入溶液，反复多次调节，会造成浪费，同时工作效率降 低； 3. 测量范围有限；由于毛细管位置固定，溶液体积改变时，无法调节毛细管与液面的相 切，因此测定不同浓度溶液的表面张力时，需要将不同浓度溶液全部事先配好再进行测量， 容易造成测量结果的误差，使得溶质分子的截面积计算值误差更大。
[0007] 图3的液体的表面张力测定增加了恒温夹套，可W测量不同温度下溶液的表面张 力，但还是存在w下缺点： 1. 毛细管通过打孔橡皮塞固定，通过插拔毛细管的高度来调节毛细管与液面相切，不 易控制，造成测量结果的误差： 2. 在测量过程中，溶液总量发生变化时，需要重新调节毛细管与液面的相切，非常不 便； 3. 在测量不同浓度溶液时，固定塞的设计不方便清洗毛细管，W及样品的添加。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于；提供一种螺旋可调式恒温液体表面张力测定装置及其电学测 控方法，通过电学测控精确调节毛细管尖端与待测液面精确相切，能恒温测量不同浓度溶 液表面张力，结构简单，操作方便，提高测量准确性和工作效率。
[0009] 本发明的技术解决方案是；该液体表面张力测定装置包括恒温瓶、导电玻璃毛细 管、顶塞和螺纹套，顶塞的中也设螺纹孔，顶塞的螺纹孔旁设大气连通孔，恒温瓶上密封安 装顶塞，导电玻璃毛细管上套装螺纹套，导电玻璃毛细管通过螺纹套穿插安装在顶塞的螺 纹孔中，整体构成螺旋可调式恒温液体表面张力测定装置。
[0010] 其中，该液体表面张力测定装置还包括碳棒电极、电源和检流计，碳棒电极经大气 连通孔插入恒温瓶中，导线将电源和检流计与导电玻璃毛细管W及碳棒电极连接成串联电 路。
[0011] 其中，采用螺旋可调式恒温液体表面张力测定装置的电学测控方法是： 第一步：安装液体表面张力测定装置； 第二步：让导电玻璃毛细管在液面W上，与液面不接触，检流计显示电路中电流为零； 第H步：上下旋转螺纹套联动导电玻璃毛细管，导电玻璃毛细管的管口插入液面，导电 玻璃毛细管W及碳棒电极构成一个闭合回路，检流计显示电路中有电流流过，电流表会有 示数； 第四步；重复第H步的动作，上下旋转螺纹套联动导电玻璃毛细管，一旦检流计中示数 从无到有，此刻即表明导电玻璃毛细管的管口与液面刚好相切。
[001引本发明的优点是： 1. 导电玻璃毛细管螺旋的调节方式，克服手动插拔毛细管调节方式的随意性，精确地 将毛细管调节至任何的"指定高度"，减少系统误差； 2. 导电玻璃毛细管螺旋的调节方式，结合电学测控方法，可检测毛细管口与待测液液 面是否相切，从而控制毛细管与液面在每次测量时始终处于相同的"起点高度"，减少目测 带来的偶然误差。
[001引 3.恒温瓶能够准确控制测量温度，直观明了，可准确测量不同温度溶液的表面张 力； 4. 顶盖的螺纹孔可W兼做加样孔，配合不同量程移液器的使用，方便移液器准确、快速 加样，节约实验室时间，增加了所配溶液浓度的准确性； 5. 该液体表面张力测定装置可与磁力揽拌器配套使用，使得溶液浓度均匀，测量结果 准确； 6. 结构简单，小型集成，方便快捷操作，节约时间，恒温、揽拌操作均十分方便； 7.导电玻璃毛细管、顶盖、恒温瓶等各部件可拆卸、清洗，干燥十分方便。
【附图说明】
[0014] 图1为毛细管与液面作用示意图。
[0015] 图2为最大泡压法测量液体表面张力装置示意图之一。
[0016] 图3为最大泡压法测量液体表面张力装置示意图之二。
[0017] 图4为毛细管插入深度示意图。
[0018] 图5为导电玻璃毛细管示意图。
[0019] 图6为顶塞示意图。
[0020] 图7为螺旋可调式恒温液体表面张力测定装置的电学测控方法的原理示意图。
[0021] 图8为不同浓度溶液表面张力及加样过程示意图。
[0022] 图9为20 °C时不同浓度正下醇表面张力与相对浓度关系图。
[0023] 图10为20 °C时正下醇水溶液中巧/r -巧关系图。
[0024] 图中；1恒温瓶，2导电玻璃毛细管，3顶塞，4螺纹套，5碳棒电极，6检流计，7螺纹 孔，8大气连通孔，9导线，10电源。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图和实施例说明本发明的技术方案。
[0026] 如图5-7所示，该液体表面张力测定装置包括恒温瓶1、导电玻璃毛细管2、顶塞3 和螺纹套4,