表面張力的量測

表面張力的量測方式很多，現以最主要的三種方式做介紹：

1、白金環法（圖1-1），du Nouy Ring method：其方法為利用白金環為感測界面，將白金環浸   入液體內慢慢地往上拉，而使得白金環與液體形成一個液柱，最後液面與白金環分離。白金環法即是感測白金環與液體樣品最後分離前的最大值(圖1-2, F max)，並將它換算為液體的表面張力值。

其方程式為： Surface tension = Force (gram) x g  / Perimeter x cos θ

Force：白金環與液體樣品最後分離前的最大值
P：白金環的周長 (cm)
cos θ：接觸角θ的cos值
g：重力

      白金環法是早期最普遍的表面張力量測法，然而白金環法所測得的值易因液體的黏度而影響， 另外白金環的變形及不易保養等問題，也使得目前表面張力的量測法已經以白金板法為主流。

                                       
        
             圖1-1：白金環法                                                   圖1-2：白金環法之拉力值曲線  

 

2、白金板法（圖2），Wilhelmy Plate method：此法與白金環法類似，主要差別在於使用白金板做為感測的界面，當白金板浸入液體內部後，白金板的周圍會受到表面張力的作用，將白金板往液體內下拉，白金板法即是感測此液體對白金板的拉力，並將它換算為液體的表面張力值。白金板法由於簡單而準確且白金板易清洗好保養，因此是目前所用來測量表面張力值最普遍的方式。

其方程式為：F  =   mg   +    Lγ･cosθ   –   shρg

m：白金板重量                                            
g：重力常數
L：白金板周長
γ：表面張力
θ：液面與白金板間的接觸角
s ：白金板截面
h ：白金板浸入液體深度
ρ：液體密度                                                                                                       

                                                                                                                                                                                                                        
 圖2：白金板法


3、懸滴法（圖3），Pendant Drop method：其量測方式為利用液體懸掛於一管口時，在表面張力、液體密度與液滴的重力等達到平衡時，可由滴管口半徑及液滴的形狀計算出表面張力。此方法通常是搭配於接觸角儀的量測功能，適合用於較特別的液體樣品量測，如僅有樣品量極少、快乾的液體．．等；然而此方法是屬於間接計算的方式，且相對的誤差因子較多，例如：懸掛液滴的量(理論上是要接近液滴自由滴落時的量)及量測時的震動，因此較難以得到正確且再現性高的量測結果。

其方程式為：γ= g xρx (se)2/H

γ： 表面張力
g：重力常數
ρ：液體密度
1/H：修正係數

圖3：懸滴法