Способ определения капиллярной постоянной жидкости

Изобретение относится к технике измерения физических констант расплавов и растворов, а именно величины капиллярной постоянной, по которой также может быть рассчитана величина 5 поверхностного натяжения исследуемой жидкости известной плотности. Эти. величины широко используются при анализе капиллярных явлений в различных областях науки и техники и, в част 1 О ности, требуются в расчетах, связанных с физикой кристаллизации из расплавов и растворов, а также при вы" боре технологических режимов выращивания кристаллов.лЦелью изобретения является повышение точности определения капиллярной постоянной и упрощение способа путем исключения необходимости выращхвахия кристалла-зонда заданной Фор-Омы.На фиг. 1 схематически показан электроконтактный датчик уровня; на Фиг, 2 - различные положения рабочей25 части зонда относительно свободной поверхности уровня жидкости и пилообразная кривая, соответствующая записанному на ленте самописца электрическому сигналу с многооборотного потенциометра электронного датчика уровня; на фиг3 - кривая предельных высот менисков и рабочая часть зонда датчика уровня в крайнем верхнем положении перед отрывом мениска в безразмерных координатах. 35 Электронный датчик уровня содержит устройство 1 управления реверсирования электродвигателя 2, винт 3 привода перемещения зонда 4, многообо- . 4 О ротный потенциометр 5, связанный с .винтом 3, устройство компенсации 6 и усиления 7 электрического сигнала, поступающего на самописец 8. Электро- проводящие тигель и щуп образуют 45 электрическую цепь, которая в момент касания щупом поверхности жидкости эамькается и размыкается в момент отрыва мениска от щупа, что вызывает реверсирование направления вращения электрического двигателя 2, связанного с ним винта 3 и тем самым меняетнаправление перемещения зонда электроконтактного датчика. При этом записанный на ленте самописца сигнал с многооборотного потенциометра Ц имеет п;ыхообразную форму, крайним положениям которого соответствуют моменты касания расплава 9 и отрыва мениска О от зонда (фиг, 2), Предельная высота. мениска определяетсягеометрической формой, размерами рабочей части используемого щупа, атакже величиной капиллярной постоянной. Для изготовления зонда используют материал, не взаимодействующийхимически с исследуемой жидкостью исмачиваемый ею, рабочая часть которого может быть выполнена в форме сферического шарика или прямого круглогоцилиндра с острыми кромками, Сферическая форма рабочей части зонда по-,зволяет избежать трудностей, связанных с сютировкой зонда относительносвободной поверхности жидкости.На фиг, 3 предельной высоте поднятия мениска 11 соответствует точка12 с координатами , ина кривой13 предельных высот, которая являетсяобщей для мениска 11 и сферическойчасти зонда радиуса г, Каждой точкена кривой 13 предельных высот одно.значно соответствует безразмерныевеличины 1, , Я в/ иДля сферической рабочей частизонда известного радиуса г достаточно эксийхиментально измерить с помощью датчика уровня величину предельной высоты Н и вычислить значение=Н, /г. В случае полного смачиванияисследуемой жидкостью поверхностизонда следует формулаЯ ( ) Бз.и.го3+1-соя.Подставляя в Формулу угол Р= Р. изинтервала значений от 0 до 90,расчетным путем находят величинуО( Р.)= ,/, и сравнивают с табличными значениями (1). Найденнаятаким образом пара значенийеили 0,1, , соответствующих известным Из эксперххмента величинам Цг и х, позволяет рассчитать капиллярную постояннуюязп, га= 2/ фили эквивалентнуюя 1 п р, .а3+1-соя Ь,Расчеты упрощаются, если щуп да",.чикауровня имеет рабочую часть в Формепрямого круглого цилиндра радиусаг, кромки которого можно считатьидеально острыми, В этом случаеЯ =. )./=г/Нр и а=,Г 2 г/,Использованием электроконтактногодатчика уровня с щупом, рабочая частькоторого выполнена в форме прямого кругового цилиндра по предлагаемой методике при 1270 С измеряют величину капиллярной постоянной для элек-тропроводящего расплава ниобата лития. Используют платиновый щуп радиусом 2 мм. Найденная предельная высо та Отрыва мениска составляет Н = =3,193 мм. По рассчитанному значениюР;-г/Н, =0,626 находят из справоч ных таблиц значение безразмерного радиуса кривой трехфазной линии =0,70 Далее рассчитывают капиллярную постоянную расплава Ь 1 ИЬО по формуле а=ч 2 г /, =4,01 мм. В серии экспериментов величина капиллярной постоянной для расплава ЫИЬО при 12 ОС составила а=4,0+0,01 мм при использовании зонда, рабочая часть которого выполнена в форме прямого кругового цилиндра.Используя электроконтактный датчик уровня с зондом, рабочая часть которого выполнена в форме шара, по предлагаемой методике при 1270 С измеряется величина капиллярной пос" тоянной расплава ЫУЬО. Шарик на зонде имеет диаметр 1,96 м. После .измерения Нр, которая составляет1565 мм, находят расчетным путем 267223 40 .) в интервале 0-906, сравниваяс табличными значениями. Находят пару значений )Ь., ., соответствующихизвестным г и Н . Капиллярную постоянную рассчитывают по формулез 1 п 1.г,а= ч 2Серия .экспериментов показала, чтодля расплава ЫИЬО при 1270 С а= О =4,0+0,01 мм. Найденная величинауточняет величину капиллярной постоянной ЫБЪО а=3,42 мм.Формула изобретения гр15Способ определения капиллярнойпостоянной жидкости, заключающийсяв измерении высоты мениска жйдкости,образованного при контакте жидкости 20 с зондом, и расчете капиллярной постоянной по высоте мениска и геометрическим размерам зонда, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, .что, с .цельюповышения точности и упрощения спо" 25 соба путем исключения необходимостивыращивания кристалла-зонда заданнойформы, в качестве высоты мениска измеряют высоту. подъема зонда над поверхностью жидкости в момент отрыва 30 зонда от жидкости.267223 Составитель А. Кощееедактор Э. Слиган ТехредМ.Моргентал Иаксимиюин орректо одпис Проектная, 4 иэводственно-полиграфическое предприя. Узгород аказ 5755/38 , Тираи 778 ВНИИПИ Государственного к по делам иэобретений 113035, Москва, Ж, Рауюсмитета СССР открытий ая наб., д. 4/