Способ измерения краевых углов смачивания

49943 Класс 421, 13 оз СССР ЕСт" 6 Р;гц р, (,САНИЕ ИЗОБРЕТ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС уппа173 Подписн П. П, Пугачевич ОБ ИЗМЕРЕНИЯ КРАЕВЪХ УГЛОВ СМАЧИВАЗаявлено 15 декабря 9 в Комитет по делам изобретений и отк755685/26-10 и Совете Министров С г, забытий Опубликовано в Бюллетене изобрете й Ле 17 за 1962 г,Предложение относится к способу измерения краевых углов смачивания с помощью известных гравитационных газовых приборов для определения поверхностного натяжения, Сущность способа заключается в том, что для упрощения измерения определяют расстояния от поверхности жидкости в манометрическом резервуаре до среза калиброванной трубки и капиллярной трубки, отношение которых пропорционально косинусу краевого угла смачивания, Способ позволяет производить измерения без учета плотности и поверхностного натяжения жидкости.На фиг. 1 и 2 показан известный гравитационный газовый прибор, с помощью которого осуществляют способ измерения краевых углов смачивания.Тща 1 ельно вымытый и высушенный прибор подвергают термовакуумной обработке, затем через трубку 1 в него перегоняют некоторое количество исследуемой жидкости, заполняют прибор инертным газом до небольшого давления и в таком виде отсоединяют его от системы, которая служила для откачки прибора и перегонки в него жидкости.Заполненный жидкостью и газом прибор помещают в термостат. При вращении прибора вокруг оси, перпендикулярной к плоскости чертежа, против часовой стрелки на угол, несколько превышающий 90, жидкость из резервуара 2 по трубке 3 перемещается в резервуар 4, от. куда по трубке 5 попадает в манометрический резервуар б. Благодаря этому под поверхностью жидкости в резервуаре 4 будет создано разряжение и вытекание жидкости из резервуара 4 прекратится. Одновременно с этим жидкость из манометрического резервуара б будет перете ать в резервуар 2 через сужение 7 и на конце калиброванной трубки 8 начнет формироваться газовый пузырек. Как только уровень жидкости и манометрическом резервуаре б опустится на высоту й соответствующую максимальному давлению в газовом пузырьке, пузырек оторвется от калиброванной трубки 5 и вслед за ним через калиброванную трубку продавится еще серия пузырьков, Благодаря этому давление над поЮо 149943 верхностью жидкости в резервуаре 4 повысится, часть жидкости из резервуара 4 вытечет. в резервуар 6 и продавливание пузырьков прекраЪтится,,Но так как жидкость из манометрического резервуара 6 будет непрерывно вытекать через сужение 7 в резервуар 2, то уровень ес в резервуа 1 е б снова начнет понижаться и как только расстояние этого уровня до среза калиброванной трубки 8 станет равным Ь через калиброванную трубку 8 продавится вторая серия пузырьков и т. д.Периодическое продавление пузырьков будет продолжаться до тех пор, пока уровень жидкости в резервуаре 4 не опустится до верхнего основания трубки б или не будет заполнен жидкостью резервуар 2. Поворачивая прибор так, как описывалось выше, можно перелить жидкость из резервуара 2 в резервуар 4, а по возвращении прибора в исходное положение (фиг. 2) продолжить измерения.Измерив высоту Ь, катетометром, зная радиус у калиброванной трубки 8 и плотности р жидкости пи данной температуре, рассчитывают поверхностное натяжение жидкости. Если по достижении максимального давления в газовом пузырьке на фазе калиброванной трубки 8 над поверхностьо жидкости в резервуарах 4 и б давления газа будут равны соответственно Р, и Р, то давление Р будет равно; Р=др(ЬЬ 2) +Р - Рйл,где о - ускорение силы тяжести; Ь, - расстояние уровня жидкости в манометрическом резервуаре б до среза калиброванной трубки 8; Ьг - глубина погружения калиброванной трубки в жидкость; Рг, - член, определяющий капиллярное поднятие жидкости в резервуаре 4.Давление газа для калиброванной трубки 8 будет: Р =Р 5 + д 012 т Р - Рьп(2) где Р- максимальное давление, необходимое для формирования газового пузырька. Решая уравнение (1) и (2), совместно получаем максимальное давление: Р. =дрЬ (3),Если калиброванные трубки 8 узкие, то максимальное давление будет: 2.(6) 2 а а если калиброванные трубки 8 широкие, то а=хЬ, где а= - капилдр лярная постоянная; х - эффективный радиус широкой калиброванной трубки 8, который рассчитывается методом последовательных приближений с помощью таблицы Сагдена. Путем поустановки Ра и а в уравнение (3) находят для узких калиброванных трубок;1о = - ауЬ (4) а для широких калиброванных трубок:1= - дохЬ, (5)Если в приборе будет узкая манометрическая трубка 9 с внутренним радиусом У то зная величину капиллярного поднятия ЛЬ в этой трубке, рассчитывают краевой угол смачивания, который будет:созр =У ЬЬ2149943 Решая это уравнение с уравнениями (4) и (5), находят для случаяузких калиброванных трубок 8: г, Ь Ь,сову =М,а для случая широких калиброванных трубок 8 будет:совр =хг,Если радиус г калиброванной трубки 8 будет равен радиусу г", узкойманометрической трубки 9, то уравнение (7) будетсов = (9)гг,Измерение поверхностного натяжения и краевых углов смачиванияс помощью гравитационных газовых приборов можно проводить в большом температурном интервале, верхняя граница которого будет определяться свойствами изучаемой жидкости и стойкостью материала прибора (стекло, кварц).(8) Предмет изобр етения Способ измерения краевых углов смачивания с помощью гравитационных газовых приборов для определения поверхностного натяжения, отличающийся тем, что, с целью упрощения измерений, определяют расстояние от поверхности жидкости в манометрическом резервуаре до среза калиброванной трубки и капиллярной трубки, отношение которых пропорционально косинусу краевого угла смачивания. Фцг Фиг.