DE835218C - Verfahren zur Messung der Oberflaechenspannung - Google Patents

Description

• Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Messung der Oberflächenspannung nach der Blasendruckmethode. Sie beruht darauf, daß der Druck gemessen wird, der erforderlich ist, um Luft oder ein sonstiges Gas durch die Öffnung einer Kapillare von bekanntem Radius in die zu untersuchende Flüssigkeit zu pressen. Um den hydrostatischen Druck, der über der Austrittsöffnung lastet, berücksichtigen zu können, verwendet man zwei Kapillaren von verschiedenem Durchmesser, aber gleicher Eintauchtiefe.
• Die Methode ist um so empfindlicher, je enger die Kapillaren sind.
• Man kann aber den Blasenradius nicht beliebig weit verringern, weil sonst die Oberflächen so klein werden, daß schon Spuren von Verunreinigungen die Reproduzierbarkeit der Messung beeinträchtigen.
• Wegen dieser Sauberkeitsempfindlichkeit aller Grenzflächenspannungsmessungen ist eine weitere Steigerung der Meßgenauigkeit bei dieser Methode nur durch Präzisionsmessungen des Druckes möglich.
• Diese Geräte bestehen in der Regel aus U-Röhren mit geneigtem Schenkel oder aus Differentialmanometern mit Flüssigkeitspaaren von geringer Dichtedifferenz, die genau nivelliert werden müssen. Die Ablesung erfolgt meist mikroskopisch, so daß der Aufwand an Hilfsgeräten erheblich wird, wodurch diese Geräte für technische Zwecke zu empfindlich werden.
• Das neue Verfahren vermeidet diese Nachteile dadurch, daß zur Messung des Blasendruckes ein gegen rauhe Behandlung unempfindliches, aber in seiner Meßempfindlichkeit hochwertiges Glockenmanometer verwendet wird. Hierbe; zeigte sich, daß die relativ lange Einstelldauer des Glockenmanometers für diesen Verwendungszweck nur günstig wirkt. Man ist nämlich gezwungen, so lange frisches Gas in gleichmäßigem Strom einzuleiten, bis sich der Gleichgewichtszustand eingestellt hat. Bei diesem bleibt dann die Glocke von selbst stehen. Man hat auf diese Weise die Gewähr, daß nur saubere Oberflächen zur Messung verwendet werden.
• Das Verfahren ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es besteht im wesentlichen aus einem doppelwandigen Ölgefäß A, welches gegebenenfalls mit einem Umlaufthermostat temperiert werden kann.
• Dieses enthält die Sperrflüssigkeit, in die die Glocke B eintaucht. Unter dieser mündet das Rohr C, durch welches das zur Messung erforderliche Gas einströmt.
• Zur Temperaturkontrolle dient das Thermometer D, dessen Milchglasskala gleichzeitig als Druckskala geeicht wird. Die Verschiebung dieser Teilung wird mittels einer Visoletlupe L beobachtet. Zu dem Zwecke trägt diese auf der Ober- und Unterseite je eine Strichmarke eingeritzt, über die hinwegvisiert wird, um parallaktische Ablesefehler zu vermeiden.
• Um verschiedene Meßbereiche bestreichen zu können, sind Ballastgewichte, Schwimmkörper oder Gegengewichte vorgesehen, mit denen das Glöckengewicht verändert werden kann. Besser ist es, den hydrostatischen Druck im Blasendrockgerät so zu wählen, daß sich die Glocke gerade al-belit, wenn der Schwellenwert erreicht ist.
• Der Druck errechnet sich dann aus folgender Beziehung: p1 - p2 = H f | F (1 - f/F') q oder H / f Æ F / f, worin p die l)riicke in den beiden Kapillaren, H den Hub der Glocke, h die hydrostatische Niveaudifferenz der Sperrflüssigkeit, f' den Flächeninhalt der Blechstärke der Meßglocke, F den inneren Querschnitt der Glocke, 1'' den inneren Quer schnitt des Ölgefäßes, q die leichte der Sperrflüssigkeit bedeuten. Man erkennt leicllì, daß man Für F und f = I cm2 wählen kann und so die Emptindlichkeit des Glockenmanometers 50mal so groß gemacht werden kann wie die eines Wassermanometers, so daß man noch 1/100 mni Wassersäule -- ("OOoI Torr ablessen kann, wenn die Teilung der Milchglasskala o,5 mm beträgt.
• Die Oberflächenspannung sellist ist dlll-cll folgende Beziehung gegeben: # = A ( p1 - p2) - 2/3 (r1 - r2)#, worin # die zu messende Oberflächenspannung in dyn/cm, r die Radien der beiden Kapillaren, ? die Dichte der zu untersuchenden Flüssigkeit im Blasendruckgerät, p die Blaseiidrüeke in deit beiden Kapillaren und A die Apparatekonstante des Blasendruckgerätes bedeuten. Daraus geht hervor, daß man das Gerät mit Flüssigkeiten bekannter Oberflächenspannung eichen kann, um die Apparatekonstante zu bestimmen. Die Messung ist von der Einfüllhöhe, also von dem hydrostatischen Druck über der Asutrittsöffnung der Kapillaren unabhängig.

Claims (2)

1. P A T E N T A N S P R Ü C H E: 1. Verfahren zur Messung dre Oerflächenspannung nach dem Blasendruckprinzip, dadurch gekennzeichnet, daß zur Blasendruckmesssung ein hochempfindliches Glcokenmanometer mit stufenweise veränderlicheln Meßbereich verwendet wird, dessen Sperrflüssigkeit mittels eines Temperiermantels auf konstanter Temperatur gehalten werden kann.
2. 2. Ausfährungsform des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme der Püfsubstanz ein Sugdensches Blasendruckgerät mit zwei oder mehreren Kapillaren von verschiedeitein Radüis vorgesechen ist, das mit einem Glockenmanometer verbunden ist. dessen Glocke mit Ballastgewichten, Gegengewichten oder Schwimmkörpern von veränderlichem Gewicht versehen ist -