RU2545333C1 - Method for determining coefficient of surface tension of liquids by means of spreading method - Google Patents
Method for determining coefficient of surface tension of liquids by means of spreading method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2545333C1 RU2545333C1 RU2013153022/28A RU2013153022A RU2545333C1 RU 2545333 C1 RU2545333 C1 RU 2545333C1 RU 2013153022/28 A RU2013153022/28 A RU 2013153022/28A RU 2013153022 A RU2013153022 A RU 2013153022A RU 2545333 C1 RU2545333 C1 RU 2545333C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coefficient
- surface tension
- liquid
- spreading
- tension
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 63
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 230000007480 spreading Effects 0.000 title claims abstract description 28
- 238000009736 wetting Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 18
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000016507 interphase Effects 0.000 abstract 3
- 238000011835 investigation Methods 0.000 abstract 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 8
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 4
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 4
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 2
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области исследования поверхностных явлений и предназначено для надежного определения коэффициента поверхностного натяжения жидкостей σ21.The invention relates to the field of research of surface phenomena and is intended to reliably determine the surface tension coefficient of liquids σ 21 .
Под этим коэффициентом понимается поверхностное натяжение жидкости (2) на границе с ее паром (1) или другим газом [1].This coefficient is understood to mean the surface tension of a liquid (2) at the boundary with its vapor (1) or another gas [1].
Известно несколько способов определения поверхностного натяжения жидкостей: по весу капли «методом прямого взвешивания» [4], методом отрыва кольца [3], методом пластинки Вильгельми, капиллярным методом [1, 2] и др.Several methods are known for determining the surface tension of liquids: by the weight of the droplet using the “direct weighing method” [4], by tearing the ring [3], by the Wilhelmy plate method, by the capillary method [1, 2], etc.
Известен метод по отрыву кольца [3], в котором измеряется сила отрыва кольца от поверхности жидкости, которая используется для расчета поверхностного натяжения жидкости. К недостаткам указанного метода следует отнести зависимость силы отрыва от материала кольца, что приводит к необходимости вводить физически необоснованные эмпирические коэффициенты (наподобие коэффициентов трения между автомобильной шиной и сухим и мокрым асфальтом, гравийной дорогой, льдом и т.д.). Другим недостатком этого метода является принципиальная невозможность одномоментного отрыва всей площади кольца от поверхности жидкости, что приводит к большой погрешности при измерении силы отрыва.A known method for the separation of the ring [3], which measures the force of separation of the ring from the surface of the liquid, which is used to calculate the surface tension of the liquid. The disadvantages of this method include the dependence of the separation force on the material of the ring, which leads to the need to introduce physically unreasonable empirical coefficients (like the friction coefficients between a car tire and dry and wet asphalt, gravel road, ice, etc.). Another disadvantage of this method is the fundamental impossibility of simultaneously breaking off the entire area of the ring from the surface of the liquid, which leads to a large error in measuring the separation force.
Известен «метод прямого взвешивания» [4], в котором измеряется вес пластинки, погруженной на половину своего объема в исследуемую жидкость, который используется для расчета коэффициента поверхностного натяжения жидкости. К недостаткам метода относится то, что в нем измеряется не коэффициент поверхностного натяжения жидкости σ21, а коэффициент межфазного натяжения σ32 в системе «твердое тело (3) - жидкость (2)».The known "direct weighing method" [4], which measures the weight of a plate immersed half its volume in the test fluid, which is used to calculate the surface tension coefficient of the fluid. The disadvantages of the method include the fact that it measures not the coefficient of surface tension of the liquid σ 21 , but the coefficient of interfacial tension σ 32 in the system “solid (3) - liquid (2)”.
Общим принципиальным недостатком указанных и других известных методов (например, по весу капли, капиллярному методу) является необоснованное игнорирование при расчетах вклада от силы межфазного взаимодействия, которая влияет и на величину массы капли, и на силу отрыва кольца или пластины, и на величину «превышения» в капиллярном методе.A common fundamental drawback of these and other known methods (for example, by drop weight, capillary method) is the unreasonable ignorance when calculating the contribution of the interfacial interaction force, which affects the value of the droplet mass, the detachment force of the ring or plate, and the “excess” "In the capillary method.
Игнорирование указанного вклада от силы межфазного взаимодействия при определении коэффициента поверхностного натяжения делает результаты измерений недостоверными (ведет к «промахам» в измерениях), так как фактически измеряется не коэффициент поверхностного натяжения исследуемой жидкости σ21, а некий интегральный коэффициент, величина которого зависит как от коэффициента поверхностного натяжения исследуемой жидкости σ21, так и от коэффициента межфазного натяжения σ32 между этой жидкостью и конкретным материалом капилляра, кольца или пластины.Ignoring the indicated contribution from the interfacial interaction force when determining the surface tension coefficient makes the measurement results unreliable (leads to “misses” in the measurements), since it is actually measured not the surface tension coefficient σ 21 of the studied fluid, but some integral coefficient, the value of which depends both on the coefficient surface tension of the investigated fluid σ 21 , and the interfacial tension coefficient σ 32 between this fluid and the specific material of the capillary, the ring or plate.
Из исследованного заявителем уровня техники в качестве прототипа заявителем выбран метод «большой капли и пузырька» [1], основанный на измерениях толщины капли и пузырька в условиях равновесия, в котором этот принципиальный недостаток отсутствует.From the prior art investigated by the applicant as a prototype, the applicant chose the “big drop and bubble” method [1], based on measurements of the thickness of the drop and bubble under equilibrium conditions, in which this fundamental disadvantage is absent.
Недостатком этого метода являются принципиальные ошибки, допущенные при обосновании уравнения равновесия капли, которые делают этот метод непригодным для практического использования, т.е. приводят к промахам в измерениях.The disadvantage of this method is the fundamental errors made when substantiating the equation of equilibrium of a drop, which make this method unsuitable for practical use, i.e. lead to misses in measurements.
Обоснование, приведенное в [1] (см. Молекулярная физика, стр.341-342), излагается следующим образом: цитата «Условием равновесия капли является равенство абсолютных значений сил, стремящихся превратить ее (каплю) в тонкую пленку, и сил, стремящихся придать ей сферическую форму. Растянуть каплю в тонкую пленку стремится, во-первых, сила тяжести (точнее - сила гидростатического давления) и, во-вторых, сила поверхностного натяжения на границе между жидкостью и твердой подложкой (точнее - сила межфазного натяжения, σ32). Сферическую же форму капле стремится придать сила поверхностного натяжения на поверхности жидкости (σ21)».The justification given in [1] (see Molecular Physics, pp. 341-342) is stated as follows: quote “The condition for a drop to be equilibrium is the equality of the absolute values of the forces striving to turn it (the droplet) into a thin film and the forces striving to impart her spherical shape. First, the gravity force (more precisely, the hydrostatic pressure force) and, secondly, the surface tension force at the interface between the liquid and the solid substrate (more precisely, the interfacial tension force, σ 32 ) tend to stretch a drop into a thin film. The spherical shape of the drop tends to give the force of surface tension on the surface of the liquid (σ 21 ). "
Когда на основании этих, абсолютно правильных, утверждений было составлено уравнение равновесия для каплиWhen on the basis of these absolutely correct statements the equilibrium equation for a drop was compiled
где под σ понимается σ21, то была допущена следующая ошибка - осуществлена подмена значения коэффициентов. А именно, коэффициент поверхностного натяжения жидкости σ21 был приравнен к коэффициенту межфазного взаимодействия σ32, что абсолютно неверно и приводит к указанным промахам.where σ refers to σ under 21, the following bug - carried out the substitution values of the coefficients. Namely, the coefficient of surface tension of the fluid σ 21 was equal to the coefficient of interfacial interaction σ 32 , which is absolutely wrong and leads to the indicated misses.
Вторая ошибка заключается в том, что при анализе условий, необходимых для равновесия растекшейся жидкости, не учитывается влияние неизбежного искривления фронта растекшейся жидкости.The second mistake is that when analyzing the conditions necessary for the equilibrium of the spreading liquid, the influence of the inevitable curvature of the front of the spreading liquid is not taken into account.
Искривленность фронта (различная для случая смачивания и несмачивания) порождает дополнительное давление (давление Лапласа), и, как следствие, порождает дополнительную препятствующую растеканию жидкости силу, которая не была учтена в прототипе.The curvature of the front (different for the case of wetting and non-wetting) generates additional pressure (Laplace pressure), and, as a result, generates an additional force preventing the spreading of the liquid, which was not taken into account in the prototype.
Кроме того, искривленность фронта растекшейся жидкости влияет также и на величину силы гидростатического давления.In addition, the curvature of the front of the spreading fluid also affects the magnitude of the hydrostatic pressure force.
Эти ошибки, указанные выше, делают уравнение, в принципе, непригодным для определения коэффициента поверхностного натяжения жидкостей σ21, что приводит к промахам в определении коэффициента.These errors mentioned above make the equation, in principle, unsuitable for determining the coefficient of surface tension of liquids σ 21 , which leads to misses in determining the coefficient.
Задачей заявленного технического решения является устранение приведенных выше недостатков прототипа и надежное определение достоверного значения коэффициента поверхностного натяжения жидкости σ21.The objective of the claimed technical solution is to eliminate the above disadvantages of the prototype and reliable determination of a reliable value of the coefficient of surface tension of the liquid σ 21 .
Сущность заявленного способа заключается в том, что в способе определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости методом «растекания», включающем определение толщины равновесного слоя растекшейся жидкости, определение сил гидростатического давления, определение силы поверхностного натяжения на границе между жидкостью и твердой подложкой - силы межфазного натяжения, дополнительно выполняют определение коэффициента межфазного натяжения между конкретной подложкой и исследуемой жидкостью, после чего определяют коэффициент поверхностного натяжения жидкости посредством использования уравнений по формулам:The essence of the claimed method lies in the fact that in the method for determining the coefficient of surface tension of a liquid by the "spreading" method, which includes determining the thickness of the equilibrium layer of the spreading liquid, determining the forces of hydrostatic pressure, determining the surface tension at the interface between the liquid and the solid substrate, the forces of interfacial tension, additionally determine the coefficient of interfacial tension between a particular substrate and the test fluid, and then determine the coefficient overhnostnogo tension of the liquid by use of the formulas of equations:
для случая полного смачиванияfor the case of complete wetting
для случая полного несмачиванияfor the case of complete non-wetting
где ρ - плотность исследуемой жидкости; g - ускорение свободного падения; h - толщина равновесного слоя растекшейся жидкости; σ32 - коэффициент межфазного натяжения в системе «материал подложки - исследуемая жидкость»; σ21 - коэффициент поверхностного натяжения исследуемой жидкости.where ρ is the density of the investigated fluid; g is the acceleration of gravity; h is the thickness of the equilibrium layer of the spreading liquid; σ 32 is the interfacial tension coefficient in the system "substrate material - test fluid"; σ 21 is the surface tension coefficient of the investigated fluid.
Теоретической основой заявленного способа, позволяющего надежно определять коэффициент поверхностного натяжения различных жидкостей, является уравнение равновесия растекшейся жидкости, но уже с учетом искривленности фронта, т.е. с учетом четвертой силы (не учитываемой ранее силы), порождаемой давлением Лапласа.The theoretical basis of the claimed method, which allows reliable determination of the surface tension coefficient of various liquids, is the equilibrium equation of the spreading liquid, but taking into account the curvature of the front, i.e. taking into account the fourth force (previously unaccounted for force) generated by the Laplace pressure.
Надежное определение коэффициента поверхностного натяжения жидкостей σ21, определяемого посредством заявленного технического решения, обеспечивает получение достоверных значений коэффициента поверхностного натяжения основных жидкостей (океанской воды, нефти, артериальной и венозной крови), знание которых имеет не только чисто научное значение, но также и большое практическое значение в самых различных областях науки и техники.A reliable determination of the surface tension coefficient of liquids σ 21 , determined by the claimed technical solution, provides reliable values of the surface tension coefficient of the main liquids (ocean water, oil, arterial and venous blood), the knowledge of which is not only of purely scientific value, but also of great practical value in various fields of science and technology.
Так, например, известно, что скорость испарения воды связана с ее поверхностным натяжением, площадь нефтяного загрязнения зависит от поверхностного натяжения конкретной нефти и конкретной воды, такая же ситуация с проницаемостью нефти и воды в нефтеносных породах. От величины поверхностного натяжения артериальной и венозной крови зависят особенности ее движения по соответствующим капиллярам, что также влияет на жизнедеятельность организма в целом.For example, it is known that the rate of water evaporation is related to its surface tension, the area of oil pollution depends on the surface tension of a particular oil and specific water, the same situation with the permeability of oil and water in oil-bearing rocks. The surface tension of arterial and venous blood depends on the features of its movement along the corresponding capillaries, which also affects the vital activity of the organism as a whole.
Равновесие растекшегося слоя жидкости в заявленном способе определяется с учетом силы, порожденной давлением Лапласа, которая ранее не учитывалась в уравнении равновесия (1). Таким образом, конечным результатом заявленного технического решения является обоснованное уравнение равновесия растекшейся жидкости, которая определяется результирующим действием четырех сил (точнее, их горизонтальными компонентами), геометрическая сумма которых при равновесии должна быть равна нулю. Указанные четыре силы приведены и подробно пояснены ниже.The equilibrium of the spreading liquid layer in the claimed method is determined taking into account the force generated by the Laplace pressure, which was not previously taken into account in the equilibrium equation (1). Thus, the end result of the claimed technical solution is a well-founded equilibrium equation for the spreading liquid, which is determined by the resulting action of four forces (more precisely, their horizontal components), the geometric sum of which at equilibrium should be zero. The four indicated forces are given and explained in detail below.
1. Сила гидростатического давления. Ее горизонтальная компонента способствует растеканию жидкости и равна (на единицу длины периметра пятна):1. The strength of hydrostatic pressure. Its horizontal component contributes to the spreading of the liquid and is equal to (per unit length of the perimeter of the spot):
F=0.785 ρgh2 (при полном смачивании, например, вода на чистом стекле, фронтом пятна является половина выпуклого мениска),F = 0.785 ρgh 2 (when completely wetted, for example, water on clean glass, the front of the spot is half the convex meniscus),
F=1.57 ρgh2 (при полном несмачивании, например, вода на органическом стекле, фронтом является полный выпуклый мениск).F = 1.57 ρgh 2 (with complete non-wetting, for example, water on organic glass, the front is a full convex meniscus).
2. Сила адгезионного взаимодействия σ32 (на единицу длины периметра). На границе 3-х фаз (подложка - жидкость - газ) равнодействующая (между когезией и адгезией) направлена под определенным углом θ либо внутрь подложки, либо внутрь жидкости. Горизонтальная компонента равнодействующей в обоих случаях способствует процессу растекания и равна σ32 cosθ.2. The strength of the adhesive interaction σ 32 (per unit length of the perimeter). At the boundary of 3 phases (substrate - liquid - gas), the resultant (between cohesion and adhesion) is directed at a certain angle θ either into the substrate or into the liquid. The horizontal component of the resultant in both cases contributes to the spreading process and is equal to σ 32 cosθ.
3. Сила поверхностного натяжения жидкости σ21. Она равна 1σ21 (на единицу длины периметра) и препятствует увеличению площади поверхности.3. The force of the surface tension of the fluid σ 21 . It is equal to 1σ 21 (per unit length of the perimeter) and prevents the increase in surface area.
4. Сила Лапласа. Фронт растекшейся жидкости при ее равновесии представляет собой половину выпуклого мениска (в случае полного смачивания) либо полный мениск (в случае полного несмачивания). Это порождает силу Лапласа, равную, соответственно, либо 0.5 σ21, либо 1 σ21, которая также препятствует растеканию жидкости.4. The power of Laplace. The front of the spreading liquid at its equilibrium represents half the convex meniscus (in the case of complete wetting) or the full meniscus (in the case of complete non-wetting). This gives rise to a Laplace force equal to, respectively, either 0.5 σ 21 or 1 σ 21 , which also prevents the liquid from spreading.
В итоге, условием равновесия жидкости, растекшейся по твердой подложке, будет:As a result, the equilibrium condition for the liquid spreading over the solid substrate is:
В случае полного смачиванияIn case of complete wetting
В случае полного несмачиванияIn case of complete non-wetting
Таким образом, уравнения (1) и (2) адекватно описывают состояние равновесия растекшейся жидкости, что позволяют надежно определять верхнюю границу достоверного значения коэффициента поверхностного натяжения жидкостей.Thus, equations (1) and (2) adequately describe the equilibrium state of the spreading liquid, which allows one to reliably determine the upper boundary of the reliable value of the surface tension coefficient of liquids.
Из этих уравнений (1) и (2) следует, что поставленная цель (достоверное определение поверхностного натяжения жидкостей σ21) достигается путем измерения толщины слоя h растекшейся жидкости при ее равновесии.From these equations (1) and (2) it follows that the goal (reliable determination of the surface tension of liquids σ 21 ) is achieved by measuring the thickness of the layer h of the spreading liquid at its equilibrium.
В целом определение толщины растекшегося слоя осуществляется следующим образом. На плоскую твердую подложку шприцем помещается исследуемая жидкость в объеме, достаточном для образования у нее плоской поверхности. После установления равновесия, толщина растекшегося слоя измеряется одним из существующих способов (оптическим, ультразвуковым и другими) или, при отсутствии соответствующих средств измерения, расчетным путем.In general, the determination of the thickness of the spreading layer is as follows. The test liquid is placed on a flat solid substrate with a syringe in a volume sufficient to form a flat surface on it. After establishing equilibrium, the thickness of the spreading layer is measured by one of the existing methods (optical, ultrasonic and others) or, in the absence of appropriate measuring instruments, by calculation.
Например, толщина слоя воды, растекшейся по чистому стеклу (случай полного смачивания) и органическому стеклу (случай почти полного несмачивания), определялась следующим способом.For example, the thickness of a layer of water spreading over clean glass (the case of complete wetting) and organic glass (the case of almost complete non-wetting) was determined as follows.
Пример конкретного выполения.An example of a specific implementation.
На поверхность чистого стекла шприцем последовательно наливалась вода одинаковыми порциями и измерялась площадь увеличивающегося пятна. По углу наклона зависимости «объем жидкости - площадь пятна» определялась толщина слоя растекшейся жидкости.Water was sequentially poured onto the surface of clean glass with a syringe in equal portions and the area of the increasing spot was measured. The slope of the dependence “fluid volume - spot area” was used to determine the thickness of the layer of spreading liquid.
Толщина слоя воды оказалась равной:The thickness of the water layer was equal to:
- на чистом стекле - 0.48 мм±12%,- on clean glass - 0.48 mm ± 12%,
- на органическом - 2.32 мм±10%.- on organic - 2.32 mm ± 10%.
Необходимые для определения коэффициента поверхностного натяжения воды σ21 коэффициенты межфазного натяжения σ32 между конкретной подложкой и исследуемой жидкостью измерялись методом «прямого взвешивания» [4] и равнялись 0.044 Дж/м2 (для «чистое стекло - вода») и 0.0335 Дж/м2 (для «органическое стекло - вода»).The coefficients of interfacial tension σ 32 necessary for determining the surface tension coefficient of water σ 21 between a particular substrate and the test liquid were measured by the direct weighing method [4] and were equal to 0.044 J / m 2 (for “pure glass - water”) and 0.0335 J / m 2 (for "organic glass - water").
Поверхностное натяжение воды, определенное согласно уравнениям (1) и (2) составило 0.031 Дж/м2 (полное смачивание, cosθ=1) и 0.029 Дж/м2 (почти полное несмачивание, cosθ=-0.76), т.е. имеет место почти полное совпадение между смачиваемой и не смачиваемой поверхностями (в пределах погрешности измерений), что вполне естественно, так как определялась характеристика одного и того же вещества - воды.The surface tension of water, determined according to equations (1) and (2) was 0.031 J / m 2 (full wetting, cosθ = 1) and 0.029 J / m 2 (almost complete non-wetting, cosθ = -0.76), i.e. there is an almost complete coincidence between the wetted and non-wettable surfaces (within the measurement error), which is quite natural, since the characteristics of the same substance — water — were determined.
Полученное заявленным способом значение коэффициента поверхностного натяжения воды (0.031 Дж/м2 (полное смачивание, cosθ=1) и 0.029 Дж/м2 (почти полное не смачивание, cosθ=-0.76)) более чем в два раза меньше табличного значения (0.073 Дж/м2), приведенного в [5] Б.Д. Сумм Физические величины, Справочник, М., Атомэнергоиздат, 1991 г., гл.14, стр.331: «…измерения (поверхностного натяжения) разных авторов даже одним методом обычно дают неодинаковые значения коэффициента поверхностного натяжения жидкостей для одних и тех же веществ. При отборе данных для справочника использовались сведения последних публикаций».Obtained by the claimed method, the value of the coefficient of surface tension of water (0.031 J / m 2 (complete wetting, cosθ = 1) and 0.029 J / m 2 (almost complete non-wetting, cosθ = -0.76)) is more than two times less than the tabulated value (0.073 J / m 2 ) given in [5] B.D. Sum Physical quantities, Handbook, M., Atomenergoizdat, 1991, Ch. 14, p. 313: “... measurements (surface tension) of different authors, even by one method, usually give unequal values of the surface tension coefficient of liquids for the same substances. When selecting data for the reference, information from the latest publications was used. ”
Таким образом, из приведенного выше возможно констатировать факт того, что из исследованного уровня техники заявителем на дату представления заявленного технического решения не выявлены надежные методы определения такой важнейшей характеристики жидкостей, а именно падежные методы определения коэффициента поверхностного натяжения жидкостей, дающие одинаковые значения указанного коэффициента для одних и тех же веществ.Thus, from the above it is possible to state the fact that the applicant did not identify reliable methods for determining such an important characteristic of liquids from the investigated prior art as of the date of submission of the claimed technical solution, namely case methods for determining the surface tension coefficient of liquids giving the same values of the specified coefficient for some and the same substances.
Кроме изложенного выше, следует отметить, что определенное методом «растекания» значение коэффициента поверхностного натяжения воды σ21 близко к значениям, определенным капиллярным методом. Совпадение результатов, полученных четырьмя методами (два - по истечению и всасыванию в капиллярном способе и два - для смачивания и не смачивания в способе по «растеканию»), трудно списать на случайное совпадение. Скорее такое совпадение является серьезным теоретическим обоснованием заявленного способа определения важнейшей характеристики жидких поверхностей.In addition to the above, it should be noted that the value of the coefficient of surface tension of water σ 21 determined by the “spreading” method is close to the values determined by the capillary method. The coincidence of the results obtained by the four methods (two for expiration and absorption in the capillary method and two for wetting and not wetting in the spreading method) is difficult to attribute to random coincidence. Rather, this coincidence is a serious theoretical justification of the claimed method for determining the most important characteristics of liquid surfaces.
Заявленное техническое решение позволило решить поставленную задачу и достигнуть конечной цели, а именно, заявленное техническое решение обеспечивает возможность надежного определения достоверного значения коэффициента поверхностного натяжения жидкостей.The claimed technical solution allowed us to solve the problem and achieve the final goal, namely, the claimed technical solution provides the ability to reliably determine the reliable value of the surface tension coefficient of liquids.
Заявленное техническое решение соответствует критерию «новизна», предъявляемому к изобретениям, т.к. заявленная совокупность выполняемых действий, приводящих к реализации поставленной цели, не выявлена из исследованного уровня техники.The claimed technical solution meets the criterion of "novelty" presented to the invention, because the claimed combination of actions leading to the implementation of the goal is not identified from the investigated prior art.
Заявленное техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень», предъявляемому к изобретениям, т.к. позволяет разрешить не разрешенную до даты подачи настоящих заявочных материалов проблему по определению достоверного значения коэффициента поверхностного натяжения жидкостей, более того, заявленное техническое решение является неочевидным для специалиста, т.к. позволяет разрешить, казалось бы, неразрешимую техническую проблему, а именно, из уровня техники выявлен следующий факт (см. Б.Д. Сумм Физические величины, Справочник, М., Атомэнергоиздат, 1991 г., гл.14, стр 331), в котором констатируется следующее цитата «Необходимо подчеркнуть, что поверхностное натяжение большинства веществ очень чувствительно к наличию примесей в самой фазе и граничной фазе. Поэтому измерения разных авторов даже одним методом обычно дают неодинаковые значения коэффициента поверхностного натяжения для одних и тех же веществ».The claimed technical solution meets the criterion of "inventive step" for inventions, because allows you to solve the problem that is not resolved before the filing date of the present application materials to determine the reliable value of the surface tension coefficient of liquids, moreover, the claimed technical solution is not obvious to the specialist, because allows us to solve a seemingly insoluble technical problem, namely, the following fact has been revealed from the prior art (see B.D. Summ Physical quantities, Reference, M., Atomenergoizdat, 1991, chap. 14, p. 331), which states the following quote: “It must be emphasized that the surface tension of most substances is very sensitive to the presence of impurities in the phase itself and the boundary phase. Therefore, measurements by different authors using even one method usually give unequal values of the surface tension coefficient for the same substances. "
Заявленное техническое решение разрешает указанную проблему посредством выполнения заявленной последовательности действий.The claimed technical solution solves this problem by performing the claimed sequence of actions.
Заявленное техническое решение соответствует критерию «промышленная применимость», предъявляемому к изобретениям, т.к. выполненные опыты показали возможность промышленного применения посредством использования известных в технике материалов и выполнения заявленной последовательности действий способа.The claimed technical solution meets the criterion of "industrial applicability" to the invention, because The performed experiments showed the possibility of industrial application through the use of materials known in the art and by performing the claimed sequence of actions of the method.
Использованные источники информацииInformation Sources Used
1. Кикоин А.К., Кикоин И.К., Молекулярная физика, М., Наука, 1976 г., стр.328-329, 338-341.1. Kikoin A.K., Kikoin I.K., Molecular Physics, Moscow, Nauka, 1976, pp. 328-329, 338-341.
2. Щукин Е.Д. и др. Коллоидная химия, Высшая школа, 1992 г.2. Schukin E.D. and other Colloid chemistry, Higher school, 1992
3. Патент DT 2304812 14/08/1974.3. Patent DT 2304812 14/08/1974.
4. Патент №2154265. Способ определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости методом прямого взвешивания, 2000 г.4. Patent No. 2154265. The method of determining the coefficient of surface tension of a liquid by direct weighing, 2000
5. Б.Д. Сумм, Физические величины, Справочник, М., Атомэнергоиздат, 1991 г., гл.14, стр.331.5. B.D. Sum, Physical quantities, Handbook, M., Atomenergoizdat, 1991, chap. 14, p. 313.
Claims (1)
для случая полного смачивания
для случая полного несмачивания
где
ρ - плотность исследуемой жидкости,
g - ускорение свободного падения,
h - толщина равновесного слоя растекшейся жидкости,
σ32 - коэффициент межфазного натяжения в системе «материал подложки - исследуемая жидкость»,
σ21 - коэффициент поверхностного натяжения исследуемой жидкости. A method for determining the coefficient of surface tension of a liquid by the "spreading" method, including determining the thickness of the equilibrium layer of the spreading liquid, determining hydrostatic pressure forces, determining the surface tension force at the interface between a liquid and a solid substrate — interfacial tension forces, characterized in that they additionally determine the interfacial tension coefficient between a specific substrate and the test fluid, and then determine the surface tension coefficient of the fluid and through the use of equations by the formulas:
for the case of complete wetting
for the case of complete non-wetting
Where
ρ is the density of the investigated fluid,
g is the acceleration of gravity,
h is the thickness of the equilibrium layer of the spreading liquid,
σ 32 is the interfacial tension coefficient in the system “substrate material - test fluid”,
σ 21 is the surface tension coefficient of the investigated fluid.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013153022/28A RU2545333C1 (en) | 2013-11-28 | 2013-11-28 | Method for determining coefficient of surface tension of liquids by means of spreading method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013153022/28A RU2545333C1 (en) | 2013-11-28 | 2013-11-28 | Method for determining coefficient of surface tension of liquids by means of spreading method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2545333C1 true RU2545333C1 (en) | 2015-03-27 |
Family
ID=53383268
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013153022/28A RU2545333C1 (en) | 2013-11-28 | 2013-11-28 | Method for determining coefficient of surface tension of liquids by means of spreading method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2545333C1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2304812A1 (en) * | 1973-02-01 | 1974-08-15 | Cornelius Weser | LIGHT-CONTROLLED TENSIOMEE AUTOMATIC |
| RU2154265C1 (en) * | 1998-12-07 | 2000-08-10 | Государственное учреждение институт горного дела дальневосточного отделения РАН | Method of determining liquid surface tension coefficient by direct weighing method |
| CN103018138A (en) * | 2012-12-24 | 2013-04-03 | 江苏大学 | Method for measuring liquid surface tension based on axisymmetrical liquid drop profile curve and volume |
-
2013
- 2013-11-28 RU RU2013153022/28A patent/RU2545333C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2304812A1 (en) * | 1973-02-01 | 1974-08-15 | Cornelius Weser | LIGHT-CONTROLLED TENSIOMEE AUTOMATIC |
| RU2154265C1 (en) * | 1998-12-07 | 2000-08-10 | Государственное учреждение институт горного дела дальневосточного отделения РАН | Method of determining liquid surface tension coefficient by direct weighing method |
| CN103018138A (en) * | 2012-12-24 | 2013-04-03 | 江苏大学 | Method for measuring liquid surface tension based on axisymmetrical liquid drop profile curve and volume |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Кикоин А.К, Кикоин И.К., Молекулярная физика, М., Наука, стр.328-329, 338-341, 1976. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhang et al. | Viscosity and density of water+ sodium chloride+ potassium chloride solutions at 298.15 K | |
| RU2011109011A (en) | METHOD FOR TESTING PLATELETS AND A DEVICE FOR TESTING PLATELETS | |
| Forel et al. | The surface tells it all: relationship between volume and surface fraction of liquid dispersions | |
| Shereshefsky | A study of vapor pressures in small capillaries. Part I. Water vapor.(A). Soft glass capillaries1, 2 | |
| CN108043059B (en) | A Rotary Evaporator That Can Accurately Realize Concentrate Quantification | |
| Kumar et al. | Surfactant self-assembly ahead of the contact line on a hydrophobic surface and its implications for wetting | |
| Sinzato et al. | An experimental investigation of the interfacial tension between liquid-liquid mixtures in the presence of surfactants | |
| Jessup | Some thermodynamic properties of the systems polybutadiene-benzene and polyisobutene-benzene | |
| RU2547003C1 (en) | Method of determination of liquid surface tension by capillary method | |
| Shaw et al. | The behaviour of electrolytes in mixed solvents. Part II.—The effect of lithium chloride on the activities of water and alcohol in mixed solutions | |
| RU2545333C1 (en) | Method for determining coefficient of surface tension of liquids by means of spreading method | |
| Bartell et al. | Degree of wetting of silica by crude petroleum Oils1. 2 | |
| Golabiazar et al. | Vapor pressure osmometry determination of the osmotic and activity coefficients of dilute aqueous solutions of symmetrical tetraalkyl ammonium halides at 308.15 K | |
| Hartley | Diffusion and distribution in a solvent of graded composition | |
| Shih et al. | Continuous foam drainage and overflow | |
| RU2497098C1 (en) | Method to determine wettability | |
| Deosarkar et al. | Temperature and concentration dependences of density and refraction of aqueous duloxetine solutions | |
| Zhu et al. | A method to measure internal contact angle in opaque systems by magnetic resonance imaging | |
| Sekine et al. | Adsorption kinetics of ammonium perfluorononanoate at the air–water interface | |
| Martínez-Andreu et al. | Apparent molar volumes of strontium nitrate and copper (II) chloride in ethanol+ water at 298.15 K | |
| RU2554637C1 (en) | Surface tension measurement method | |
| RU2154265C1 (en) | Method of determining liquid surface tension coefficient by direct weighing method | |
| Li et al. | Measurement and Correlation of Densities and Viscosities of Thiourea in Triglycol+ Water at Temperatures from (302.85 to 341.45) K | |
| SVENSSON et al. | Translational diffusion methods in protein chemistry | |
| RU2487336C2 (en) | Method to detect air content in thawed soil |