表面张力的量测

表面张力的量测方式很多，现以最主要的三种方式做介绍：

       
1、白金环法（图1-1），du Nouy Ring method：其方法为利用白金环为感测界面，将白金环浸   入液体内慢慢地往上拉，而使得白金环与液体形成一个液柱，最后液面与白金环分离。白金环法即是感测白金环与液体样品最后分离前的最大值(图1-2, F max)，并将它换算为液体的表面张力值。

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

 
Force：白金环与液体样品最后分离前的最大值
P：白金环的周长 (cm)
cos θ：接触角θ的cos值
g：重力

 
白金环法是早期最普遍的表面张力量测法，然而白金环法所测得的值易因液体的黏度而影响， 另外白金环的变形及不易保养等问题，也使得目前表面张力的量测法已经以白金板法为主流。

                                       
        
                              图1-1：白金环法                                                                                                图1-2：白金环法之拉力值曲线  

                                                                                                                                                                             

2.白金板法（图2），Wilhelmy Plate method：此法与白金环法类似，主要差别在於使用白金板做为感测的界面，当白金板浸入液体内部后，白金板的周围会受到表面张力的作用，将白金板往液体内下拉，白金板法即是感测此液体对白金板的拉力，并将它换算为液体的表面张力值。白金板法由於简单而准确且白金板易清洗好保养，因此是目前所用来测量表面张力值最普遍的方式。
             

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

m：白金板重量                                            
g：重力常数
L：白金板周长
γ：表面张力
θ：液面与白金板间的接触角
s ：白金板截面
h ：白金板浸入液体深度
ρ：液体密度 

                                                                                                                                                                                                                        
                                                                                                                                                                                                                                                              图2：白金板法

 
３、悬滴法（图3），Pendant Drop method：其量测方式为利用液体悬挂於一管口时，在表面张力、液体密度与液滴的重力等达到平衡时，可由滴管口半径及液滴的形状计算出表面张力。此方法通常是搭配於接触角仪的量测功能，适合用於较特别的液体样品量测，如仅有样品量极少、快干的液体．．等；然而此方法是属於间接计算的方式，且相对的误差因子较多，例如：悬挂液滴的量(理论上是要接近液滴自由滴落时的量)及量测时的震动，因此较难以得到正确且再现性高的量测结果。

其方程式为：γ= g xρx (se)2/H

γ： 表面张力
g：重力常数
ρ：液体密度
1/H：修正系数

                                                                                                                             图3：悬滴法