基于接触角法计算固体表面张力的研究进展
最大泡压法测定溶液的表面张力
最大泡压法测定溶液的表面张力 一、实验目的 1、掌握最大泡压法测定表面张力的原理，了解影响表面张力测定的因素。 2、了解弯曲液面下产生附加压力的本质，熟悉拉普拉斯方程，吉布斯吸附等温式，了解兰格缪尔单分子层吸附公式的应用。 3、测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力，计算饱和吸附量, 由表面张力的实验数据求正丁醇分子的截面积及吸附层的厚度。 二、实验原理 1、表面张力的产生 液体表面层的分子一方面受到液体内层的邻近分子的吸引，另一方面受到液面外部气体分子的吸引，由于前者的作用要比后者大， 因此在液体表面层中，每个分子都受到垂直 于液面并指向液体内部的不平衡力，如图所 示，这种吸引力使表面上的分子自发向内挤 促成液体的最小面积。 在温度、压力、组成恒定时，每增加单位 表面积，体系的表面自由能的增值称为单位表面的表面能（J·m-2）。若看作是垂直作用在单位长度相界面上的力，即表面张力（N·m-1）。事实上不仅在气液界面存在表面张力，在任何两相界面都存在表面张力。表面张力的方向是与界面相切，垂直作用于某一边界，方向指向是表面积缩小的一侧。 液体的表面张力与液体的纯度有关。在纯净的液体（溶剂）中如果掺进杂质（溶质），表面张力就要发生变化，其变化的大小决定于溶质的本性和加入量的多少。 由于表面张力的存在，产生很多特殊界面现象。
2、弯曲液面下的附加压力 静止液体的表面在某些特殊情况下是一个弯曲表面。由于表面张力的作用，弯曲表面下的液体或气体与在平面下情况不同，前者受到附加的压力。 弯曲液体表面平衡时表面张力将产生一合力P s ，而使弯曲液面下的液体所受实际压力与外压力不同。当液面为凹形时，合力指向液体外部，液面下的液体受到的实际压力为： P ' = P o - P s ；当液面为凸形时，合力指向液体内部，液面下的液体受到的实际压力为： P ' = P o + P s 。这一合力P S ，即为弯曲表面受到的附加压力，附加压力的方向总是指向曲率 中心。 附加压力与表面张力的关系用拉普拉斯方程表示：(式中σ为表面张力，R 为弯曲表面的曲率半径，该公式是拉普拉斯方程的特殊式，适用于当弯曲表面刚好为半球形的情况)。 3、毛细现象 毛细现象则是弯曲液面下具有附加压力的直接结果。假设溶液在毛细管表面完全润湿，且液面为半球形，则由拉普拉斯方程以及毛细管中升高（或降低）的液柱高度所产生的压力 P=gh ，通过测量液柱高度即可求出液体的表面张力。这就是毛细管上升法测定溶液表面 张力的原理。 此方法要求管壁能被液体完全润湿，且液面呈半球形。 4、最大泡压法测定溶液的表面张力 实际上，最大泡压法测定溶液的表面张力是毛细管上升法的一个逆过程。其装置图如所示，将待测表面张力的液体装于表面张力仪中，使毛细管的端面与液面相切，由于毛细现象液面即沿毛细管上升，打开抽气瓶的活塞缓缓抽气，系统减压，毛细管内液面上受到一个比表面张力仪瓶中液面上（即系统）大的压力，当此压力差——附加压力(Δp ＝ p 大气 － p 系统 ) 在毛细管端面上产生的作用力稍大于毛细管口液体的表面张力时，气泡就从毛细管口脱 出，此附加压力与表面张力成正比，与气泡的曲率半径成反比，其关系式为拉普拉斯公式:R p σ2=?. P s = 2σ R
张力放线布线计算公式
第一步：按下列公式制作放线模板 f=kl2+4*(kl2)3/(3l2) ⑴ k=G/(0.816H) ⑵ 式中：f -弛度，m；l -档距,m；k -模板模数；G -导线（或牵引绳）单位长度重量，kg/m；H -预选张力，N。 ①施工前，按既定的G值，预选不同的H值，分别制出不同k值的模板， ②制作模板的比例，应和线路断面图的比例相同。 第二步：选定张力 山地放线段，可在用放线模板选出的H i值得基础上，再按公式⑶分别计算出与相对应的张力机出线张力T Hi，以其中最大值作为选定的张力机出线张力。 T Hi= H i/εi- ﹝(aG*Σh i)/i﹞*﹝(εi-1)/(εi-εi-1)﹞⑶ 式中：H i -用模板选定的第i档的放线张力，N； T Hi -与H i相对应的张力机出线张力，N； i –由张力机到预选张力档前档的档数，张力机至邻塔也算一档； h1、h2……h i -由张力机到预选张力档为顺序的各档悬挂点间高差（张力机到邻塔悬挂点间高差为h1），牵引侧悬挂点高者取正值，低者取负值，m； Σh i -由张力机出线口到预选张力档悬挂点间高差； Σh i= h1+h2……+h i,m；
ε -放线滑车综合摩擦系数。 第三步：展放牵引绳或导线时，应分别验算导引绳、导线是否上扬，以使采取相应的防止上扬的措施 验算上扬的计算公式 l S= (l1/cosφ1+ l2/cosφ2)/2+T H(h1/l1+h2/l2)/(aG) ⑷ 式中l S -被验算杆塔的垂直档距，m； l1、l2 -被验算杆塔的前、后档距，m； h1、h2 -被验算杆塔的前、后档悬挂点高差（邻塔悬挂点低时取正值，高时取负值），m； φ1、φ 2 -被验算杆塔的前、后档悬挂点高差角φ=tg-1(h i/ 1i) ； T H -验算上扬时的架空线张力（N），验算导引绳时取T H=T QZ,验算牵引绳时取T H=T zd,验算导线时取T H=T dz G -被验算架空线的单位长度重量，kg/m； 当被验算杆塔的垂直档距l S≥0时，该塔不发生上扬，l S＜0时，则该塔将发生上扬。
表面张力的测量方法
表面张力的测量方法 英才学院 1236305 张雍淋 6121810519 液体表面张力测量在化学、医药、生物工程等领域具有重要意义， 根据液体表面张力的大小可以确定表面活性并计算表面活性剂在溶液表面的吸附量；在合金液体体系中，借助于表面张力还可以评价金相组织及孕育效果等重要参数。目前，测量液体表面张力系数有毛细上升法、最大气泡压力法、液滴法等。 1. 毛细上升法 这个方法，研究的比较早，在理论和实际上都比较成熟。如图 1所示，干净的毛细管浸入液体内部时，如果液体间的分子力小于液体与管壁间的附着力，则液体表面呈凹形。此时表面张力产生的附加力为向上的拉力，并使毛细管内的液面上升, 直到液柱的重力与表面张 力相平衡。 图 1 212cos ()g r r gh πσθπρρ=- 1()2cos g ghr ρρσθ-=
其中：σ—液体的表面张力；r-毛细管的内径；θ-接触角； ρ 1ρ-液体和气体的密度；h-液柱的高度；g-当地的重力加速度。在 和 g 实际应用中一般用透明的玻璃管，如果玻璃被液体完全润湿,可以近似的认为θ= 0。 毛细上升法是测定表面张力最准确的一种方法，国际上也一直用此方法测得的数据作为标准。应用此方法时，要注意选择管径均匀, 透明干净的毛细管，并对毛细管直径进行仔细的标定；毛细管要经过仔细彻底的清洗，毛细管浸入液体时要与液面垂直。 2.最大气泡压力法 如图 2 所示，向插入液体的毛细管轻轻的吹入惰性气体(如 N 2等)。如果选用的毛细管半径很小，在管口形成的气泡基本上是球形的。并且当气泡为半球时，球的半径最小等于毛细管半径 r ；在其前后曲率半径都比r大，如图2 所示。当气泡为半球时，泡内的压力最大，管内外最大压差可由差压计测量得到。 图2
溶液表面张力的测定(精)
溶液表面张力的测定-最大气泡法 Determination of Surface Tension Using Maxinum Bubble Pressure Method 一、实验目的及要求 1．掌握最大气泡法测定表面张力的原理和技术。 2. 学会以镜面法作切线，并利用吉布斯吸附公式计算不同浓度下正丁醇溶液的表面吸附量。 3. 求正丁醇分子截面积和饱和吸附分子层厚度。 二、实验原理 在液体的内部任何分子周围的吸引力是平衡的。可是在液体表面层的分子却不相同。因为表面层的分子，一方面受到液体内层的邻近分子的吸引，另一方面受到液面外部气体分子的吸引，而且前者的作用要比后者大。因此在液体表面层中，每个分子都受到垂直于液面并指向液体内部的不平衡力（如图1所示）。 这种吸引力使表面上的分子向内挤促成液体的最小面积。要使液体的表面积增大就必须要反抗分子的内向力而作功增加分子的位能。所以说分子在表面层比在液体内部有较大的位能，这位能就是表面自由能。通常把增大一平方米表面所需的最大功A或增大一平方米所引起的表面自由能的变化值 图1 分子间作用力示意图 ΔG称为单位表面的表面能其单位为J．m-3。而把液体限制其表面及力图使它收缩的单位直线长度上所作用的力，称为表面张力，其单位是N.m-1。 液体单位表面的表面能和它的表面张力在数值上是相等的。欲使液体表面积加△S时，所消耗的可逆功A为： 液体的表面张力与温度有关，温度愈高，表面张力愈小。到达临界温度时，液体与气体不分，表面张力趋近于零。液体的表面张力也与液体的纯度有关。在纯净的液体（溶剂）中如果掺进杂质（溶质），表面张力就要发生变化，其变化的大小决 定于溶质的本性和加入量的多少。当加入溶质后，溶剂的表面张力要发生变化，。根据能量最低原理，若溶液质能降低溶剂的表面张力，则表面层溶质的浓度应比溶液内部的
活套张力计算
热连轧活套张力计算1.1.1活套控制基本力矩 活套的几何结构图如下所示： 图2.9 活套几何结构图 图2.10 活套本体结构图
其中： 02sin H D LL H -+ *=θ θθcos arctan 1*+=LL A H θθcos arctan 2*-=LL B H 活套高度和张力控制根据L2设定值自动执行。本系统有三种控制理论用于活套控制，包括：传统控制，交叉解耦控制，传统控制+ILQ 控制（具体参见活套控制模型部分）。 这三种控制方式，都离不开基本力矩的计算，参见图4-2和图4-3，其计算过程如下： B S G m T T T T T +++=σ 其中 m T ：电机输出力矩[Nm] G T ：活套重力矩[Nm] S T ：带钢重力矩[Nm] σT ：带钢张力矩[Nm] B T ：带钢弯曲力矩[Nm] ()()[]LL h W T *1sin 2sin θθθθσσ--+***=
LL L h W T S *cos *2θρ ***= LL E L h H W T B *cos *163 θ*??? ??***= )cos(***P G P g GE T θθ-= 其中 W ：带钢宽度[mm] h ：带钢出口厚度设定值[mm] σ ：带钢张力设定值[KG/mm 2] ρ ：带钢密度[KG/m 3] E ：带钢杨氏模量 [KG/mm 2 ] g ：重力加速度，9.807m/s 2 1.1.2 带钢张力计算 单位张力值计算为活套电机力矩减去带钢重力矩、弯曲力矩、离心力矩、活套辊重力矩四个量得到的。与基本力矩相比，它多了一个带钢离心力矩。 ()()[]LL h W T T T T T E B S G m ***--++---= 1sin 2sin θθθθσ ()LL g V W h T E *cos 212θρθθ**+***= 其中： E T ：带钢离心力矩[Nm] V ：上游机架速度[m/s]
小儿补液及张力计算
小儿补液三部曲 来源：穆欢喜的日志 一、首先，我们必须先判断孩子的病情到底如何，属于哪种脱水程度，以知道我们下一步的补液计划。 1、程度性脱水判断： 轻度脱水：由于身体内水分减少，患儿会稍感到口渴，有尿排出，检查见患儿一般情况良好，两眼窝稍有陷，捏起腹部或大腿内侧皮肤后回缩尚快。(轻度脱水最重要的判断标准就是：有尿排出，一般情况可，哭时有泪) 中度脱水：患儿的出烦躁，易激惹；口渴想喝水，婴儿四处找奶头，如果得到奶瓶，会拼命吸吮；医学教育网原创啼哭时泪少，尿量及次数也减少；检查见患儿两眼窝下陷，口舌干燥，捏起腹壁及大腿内侧皮肤后回缩慢。(中度脱水主要的判断标准：开始烦躁，易激惹，哭时泪少，眼窝下陷) 重度脱水：患儿现为精神极度萎缩、昏睡，甚至昏迷；口喝非常严重，啼哭时无泪流出，尿量及尿次数明显数少。检查见患儿两眼窝明显下陷，口舌非常干燥；捏起腹壁及大腿内侧皮肤后回缩很慢。(重度脱水判断标准：精神萎靡，甚至昏睡。皮肤相当的干燥，甚至出现了花纹，哭时无泪，无尿排出。)
2、渗透性的判断： 低渗：血清钠<130mmol/L；(初期并未有口渴症状，但是极易发生脑水肿) 等渗：血清钠130－150mmol/L； 高渗：血清钠>150mmol/L。(口渴症状相当的明显，高热，烦躁、肌张力增高. 小儿补液三部曲之二 先前，我们已经了解判断了小儿脱水的基本判断方法了，那么接下来，我们就应该了解，补什么，补多少，怎么补的问题了。 一、补什么、补多少 1、补液总量：轻度失水：90-120ml/kg*d 中度失水：120-150 ml/kg*d 重度失水：150-180 ml/kg*d 补液总量是由三部分组成的: 一般需按累积损失量、继续损失量和生理需要量计算。 ①累积损失量：指病后(如急性脱水)减轻之体重数量，这部分液体最主要。这部分液量可根据脱水程度加以估计。累积损失量也可按体表面积计算，轻度脱水为30-50ml/kg ，中度脱水为50-100ml/kg，重度脱水为100-150ml/kg。 ②继续损失量：按实际损失补充，一般在禁食条件下为 40ml/kg?d，非禁食状态是30ml/kg。电解质包括钠、氯及
最大泡压法测定溶液表面张力
最大泡压法测定溶液表面张力 一．实验目的 1．明确表面张力、表面自由能和吉布斯吸附量的物理意义。 2．掌握最大泡压法测定溶液表面张力的原理和技术。 3．掌握计算表面吸附量和吸附质分子截面积的方法。 4．绘制Г—c 吸附等温线，提高作图能力 二．实验原理 1．表面张力和表面吸附 液体表面层的分子一方面受到液体内层的邻近分子的吸引，另一方面受到液面外部气体分子的吸引，由于前者的作用要比后者大，因此在液体表面层中，每个分子都受到垂直于液面并指向液体内部的不平衡力，如图1所示，这种吸引力使表面上的分子自发向内挤，促成液体的最小面积，因此，液体表面缩小是一个自发过程。 在温度、压力、组成恒定时，每增加单位表面积，体系的吉布斯自由能的增值称为表面 吉布斯自由能（J·m -2），用γ表示。也可以看作是垂直作用在单位长度相界面边缘上的力，即表面张力（N·m -1），此二者是等价的。 欲使液体产生新的表面ΔS ，就需对其做表面功，其大小应与ΔS 成正比，系数为即为表面张力γ： S W ??=γ' (1) 在定温下纯液体的表面张力为定值，当加入溶质形成溶液时，分子间的作用力发生变化，表面张力也发生变化，其变化的大小决定于溶质的性质和加入量的多少。水溶液表面张力与其组成的关系大致有以下三种情况： （1）随溶质浓度增加表面张力略有升高； （2）随溶质浓度增加表面张力降低，并在开始时降得快些； （3）溶质浓度低时表面张力就急剧下降，于某一浓度后表面张力几乎不再改变。 以上三种情况溶质在表面层的浓度与体相中的浓度都不相同，这种现象称为溶液表面吸附。根据能量最低原理，溶质能降低溶剂的表面张力时，表面层中溶质的浓度比溶液内部大；反之，溶质使溶剂的表面张力升高时，它在表面层中的浓度比在内部的浓度低。在指定的温度和压力下，溶质的吸附量与溶液的表面张力及溶液的浓度之间的关系遵守吉布斯 (Gibbs) 图1 液体表面与内部分子受力情况图
混合液张力公式
1 混合液张力公式 混合液张力=溶质产生的张力混合液的体积（或总量）=高渗液的体积×张力系 数混合液的体积 2 公式运用 (1)张力是指溶液溶质的微粒对水的吸引力，溶液的浓度越大，对水的吸引力越大。判断某溶液的张力是以它的渗透压与血浆渗透压正常值（280～320mmol/L）相比所得的比值。溶液渗透压=（百分比浓度×10×1000×每个分子所能解离的离子数/分子量）。如0.9%NaCl溶液的渗透压为0.9×10×1000× 2/58.5=308mmol/L。该渗透压与血浆相比比值为1，故该溶液张力为1，即为等张液。又如5%NaHCO3溶液渗透压为5×10×1000×2/84=1190.4，其张力为1190.4/300≈4。同样，10%NaCl溶液张力约等于10。故临床上常把1ml0.9%NaCl产生的张力看成1，那么1ml10%NaCl产生的张力约为10；同样把1ml1.4% NaHCO3产生的张力看成1，那么1ml5% NaHCO3产生的张力约为4。其换算方法：高渗液的张力=高渗液的体积×换算系数。例如10%的NaCl 10ml溶液产生的张力为10×10=100张力。临床上常用的几种高渗液与等渗液间的换算系数见表1。 (2)上述公式中溶质产生的张力是指混合液中各电解质所产生的张力之和。 (3)为了计算方便，加入的电解质不计入混合液的总量，临床上常用的混合液的成分及张力见表2。 表1 高渗液与等渗液间张力的换算系数（略） 表2 临床常见溶液成分及张力（略） 从上表中可以看出以下规律： ①上述混合液（含盐和碱）中，盐∶碱=2∶1 ②混合液张力=盐+碱盐+碱+糖 举例说明： 例1：在200ml5%Glucose中加入10ml10% NaCl，该混合液的张力为多少？ 该溶液的张力=10（高渗液的体积）×10（张力系数）/200=1/2。 例2：如何用5%葡萄糖、5% NaHCO3及10 %NaCl配制2∶1等张含钠液M ml? 根据张力公式则有： 盐产生张力+碱产生张力 M=1 因为盐∶碱=2∶1，则盐产生张力为2/3M，碱产生张力为1/3M，那么2/3M张力需要10%NaCl为2/3M ×1/10，即M/15ml；1/3M张力需要5% NaHCO3为1/3M×1/4，即M/12ml。即配制2∶1等张含钠液M ml 则需10%NaCl M/15ml、5% NaHCO3 M/12ml。上例公式可作为配制2∶1等张含钠液简化公式，类推：配制2∶1等张含钠液300ml，则需10%NaCl为300/15=20ml，5% NaHCO3为300/12=25ml。该混合液张力为（20×10+25×4）/300 = 1。同理可得出配制3∶2∶1溶液M ml的简化公式为需10%NaCl M/30ml、5% NaHCO3 M/24ml。 例3：如何配制3∶2∶1溶液300ml？ 首先该溶液张力为2+1/3+2+1=1/2，又根据张力公式：该混合溶液张力（1/2）=盐生产张力+碱产生张力体积（300ml），则盐和碱产生张力之和为150，其中盐∶碱=2∶1，则盐产生张力为2/3×150=100；碱产生张力为1/3×150=50，故需要10% NaCl为100×1/10=10ml，5% NaHCO3为50×1/4=12.5ml。也可以这样计算：300ml溶液中0.9%NaCl占2/6，即100ml可产生100个张力，若用10%NaCl只需 100/10=10ml；同样：300ml溶液中1.4% NaHCO3占1/6，即50ml可产生50个张力，若用5% NaHCO3只需50/4=12.5ml。也可直接代入例2的简化公式得出10% NaCl为300/30=10ml，5% NaHCO3为300/24=12.5ml
溶液表面张力的测定拉环法
溶液表面张力的测定（拉环法） 一实验目的 （1）了解表面自由能、表面张力的意义及表面张力与吸附的关系。（2）通过测定不同浓度乙醇水溶液的表面张力，计算吉布斯表面吸附量和乙醇分子的横截面积，掌握拉环法测定表面张力的原理和技术。二实验原理 （1）表面张力 在温度、压力、组成恒定时，每增加单位表面积，体系的吉布斯自由能的增值称为表面吉布斯自由能（J·m-2），用γ表示。也可以看作是垂直作用在单位长度相界面上的力，即表面张力（N·m-1）。位表面层上分子比同数量内层分子引起体系自由能的增加量称为比表面自由能。比表面和表面张力在数值和量纲上一致，故常用表面张力度量比表面自由能。 （2）影响表面张力的因素 液体的表面张力与温度有关，温度越高，表面张力越小。液体的表面张力与液体的浓度有关，在溶剂中加入溶质，表面张力就会发生变化。 （3）表面张力与吸附量的关系 表面张力的产生是由于表面分子受力不均衡引起的，当加入一种物质后，对某些溶液（包括内部和表面）及固体的表面结构会带来强烈的影响，则必然引起表面张力的改变。如果溶质加入能降低表面吉布斯自由能时，边面层溶质浓度比内部大；反之增加表面吉布斯自由
能时，则溶液在表面的浓度比内部小。由此可见，在指定温度和压力下，溶质的吸附量与溶液的表面张力有关，即吉布斯等温吸附方程： Γ= -（dγ/dc）T（c/RT） 其中Γ为溶质的表面超额，c 为溶质的浓度，γ为溶液的表面张力 a若dγ/dc＜0，Γ＞0，为正吸附，表面层溶质浓度大于本体溶液，溶质是表面活性剂。 b若dγ/dc＞0，Γ＜0，为负吸附，表面层溶质浓度小于本体溶液，溶质是非表面活性剂。 溶液的饱和吸附量： c/Γ= c/Γ∞＋1/KΓ∞ 分子的截面积： S B = 1/（Γ∞L） L=6.02×1034 （4）吊环法测表面张力的原理 测表面张力的方法很多，有毛细管上升法，滴重法，最大气泡压力法，吊环法等。吊环法是将吊环浸入溶液中，然后缓缓将吊环拉出溶液，在快要离开溶液表面时，溶液在吊环的金属环上形成一层薄膜，随着吊环被拉出液面，溶液的表面张力将阻止吊环被拉出，当液膜破裂时，吊环的拉力将达到最大值。自动界面张力仪将记录这个最大值P。按照公式校正后，可以得出溶液的表面张力数值γ。校正因子： F=0.7250+（0.01452P/C2D+0.04534-1.679r/R）1/2式中P：界面张力仪显示读数值mN·m-1
最大气泡法测表面张力实验报告
最大气泡法测定溶液的表面张力 【实验目的】 1、掌握最大泡压法测定表面张力的原理，了解影响表面张力测定的因素。 2、了解弯曲液面下产生附加压力的本质，熟悉拉普拉斯方程，吉布斯吸附等温式，了解兰格缪尔单分子层吸附公式的应用。 3、测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力，计算饱和吸附量, 由表面张力的实验数据求正丁醇分子的截面积及吸附层的厚度。 【实验原理】 1、表面张力的产生 纯液体和其蒸气组成的体系体相分子：自由移动不消耗功。表面分子：液体有自动收缩表面而呈球形的趋势。要使液体表面积增大就必须要反抗分子的内向力而作功以增加分子位能。所以分子在表面层比在液体内部有较大的位能，这位能就是表面自由能。 W=A σ-?g 如果ΔA 为1m 2，则-W ′=σ是在恒温恒压下形成1m 2新表面所需的可逆功，所以σ称 为比表面吉布斯自由能，其单位为J·m -2。也可将σ看作为作用在界面上每单位长度边缘上的力，称为表面张力，其单位是N·m -1。液体单位表面的表面能和它的表面张力在数值上是相等的。 2、弯曲液面下的附加压力 （1）在任何两相界面处都存在表面张力。表面张力的方向是与界面相切，垂直作用于某一边界，方向指向使表面积缩小的一侧。 （2）液体的表面张力与温度有关，温度愈高，表面张力愈小。到达临界温度时，液体与气体不分，表面张力趋近于零。 （3）液体的表面张力与液体的纯度有关。在纯净的液体（溶剂）中如果掺进杂质（溶质），表面张力就要发生变化，其变化的大小决定于溶质的本性和加入量的多少。 （4）由于表面张力的存在，产生很多特殊界面现象。 3、毛细现象 （1）由于表面张力的作用，弯曲表面下的液体或气体与在平面下情况不同，前者受到附加的压力。
表面张力仪和接触角仪的进口仪器与国产仪器的主要差别
我们拟主要分析两种仪器：表面张力仪和接触角仪的进口仪器与国产仪器的主要差别，同时，我们对两类仪器我们也将作标准型和高级型两种区分。我们区分标准型与高级型的标准主要为两个：一、是否为标准的测试原理？除标准测试原理之外，是否有附加的高级应用功能？二、是否价格相对非常高。 为了公平起见，我们把现有具有代表性的表面张力仪和接触角仪进出口的仪器均作了一些选型。 一、经我们评定，表面张力仪我们选型如下： 1、标准型表面张力仪： (1)进口表面张力仪：日本KYOWA全自动表面张力仪A3型、KSV表面张力仪sigma703型、Kruss表面张力仪K9型、法国GBX的3S系列 (2)国产表面张力仪BZY-1型、国产表面张力仪JK99C型、国产表面张力仪白金环法 2、高级型表面张力仪： (1)KSV全自动表面张力仪sigma700型、Kruss全自动表面张力仪K100型 其中： 1、我们特别注明：KYOWA全自动表面张力仪Z型，我们认为，他仅仅为在A3基础上增加了部分功能，而非真正实现计算机软件控制模块化。而不是真正意义上的高级表面张力仪。我们决定放弃。 2、德国dataphysics称重法表面张力仪没有KRUSS全面，作为选型，我们建议标准参考为Kruss系列仪器。 3、韩国SEO为白金环法表面张力仪，测试性能与国产白金环法差不多，我司决定不予单独列举。 我们以上选型的均为标准白金板法或白金环法表面张力仪。其实质为称重原理，称得一个重量值，然后经过各种单片机或软件换算，最终得到一个实际的表面张力值。 而表面张力仪的其他测试方法，如悬滴法、最大气泡法、旋转滴法等方法，我公司未予以选择。 原因在于： 1、悬滴法表面张力仪：大多数包含在接触角仪中，为接触角仪的标准选项。其测值是计算值，如用于高粘度样品测试、样品中表面活性剂反应时间较短、样品测试环境为非正规气体状态条件(如惰性气体或气压改变)时，可选用这个方法。因这种方法受重力影响和外界环境影响较大，不建议客户选用本方法为标准方法。 2、最大气泡法：事实上，我们认为最大气泡法测非高粘度样品时，是一种理想的测试方法。但由于简单的仪器，测值的不精确性，取决于压力传感器和操作要求。而高精度仪器让人不能接受的高价格，我们不建议客户作为标准选用。 3、旋转滴法：事实上，这是一种用于测超低界面张力时的标准方法。而普通样品的张力测试，没有必要选用这么高价格的仪器。 二、接触角仪选型： 我们的选择接触角仪的时候，遇到了较大困难。但为了作出一定的评伦，我们拟从接触角仪的本身系统构建着手，分析接触角仪的优劣点。由于接触角仪标准方法，即影像分析法已经相当成熟，加上CCD光学系统近几年的飞速发展，影像分析法接触角仪的同质性已经相当强了。为了作出公正评论，我们以选型中注意了几家性能相对公认较好的接触角仪生产商以及性价比较好的接触角仪作为推荐用。 首先，我们有必要描述一下影像分析法接触角仪的系统构成： 1、光学系统：标准选构件为CCD相机、显微镜头部分、视频捕捉卡。根据是否动态接触角的应用要求，可以提高每秒捕获图片的数量，如100帧/秒。 2、进样器系统：现有三种标准微量进样器、蠕动泵、注射泵。注射泵相当于一个自动微量推进系统加上微量进样器构成。 3、软件系统：这是接触角仪的关键。主要分为视频捕捉、图像捕获、图像分析、接触角数据应用。 基于如上，我们认真选择了如下接触角仪，作为客户选择，同时进行相关对比评论。
最大气泡法测定表面张力
【目的要求】 1. 了解表面自由能、表面张力的意义及表面张力与吸附的关系。 2. 掌握最大气泡法测定表面张力的原理和技术。 3. 通过测定不同浓度乙醇水溶液的表面张力，计算吉布斯表面吸附量和乙醇分子的横载面积。 4. 学会以镜面法作切线，并利用吉布斯吸附公式计算不同浓度下正丁醇溶液的表面吸附量。 5. 求正丁醇分子截面积和饱和吸附分子层厚度。 【基本原理】 在液体的内部任何分子周围的吸引力是平衡的。可 是在液体表面层的分子却不相同。因为表面层的分子， 一方面受到液体内层的邻近分子的吸引，另一方面受到 液面外部气体分子的吸弓I,而且前者的作用要比后者大。 因此在液体表面层中，每个分子都受到垂直于液面并指 向液体内部的不平衡力（如图1所示）。 这种吸引力使表面上的分子向内挤促成液 体的最小面积。要使液体的表面积增大就必须要 图1分子间作用力示意图 反抗分子的内向力而作功增加分子的位能。所以 说分子在表面层比在液体内部有较大的位能，这位能就是表面自由能。通常把增大一平方米表面所需的最大功A或增大一平方米所引起的表面自由能的变化值ΔG称为单位表面的表面能其单位为J. m-3。而把液体限制其表面及力图使它收缩的单位直线长度上所作用的力，称为表面张力， 其单位是N.m-1。 液体单位表面的表面能和它的表面张力在数值上是相等的。欲使液体表面积加△S时，所消耗 的可逆功A为： -A= ΔG= σΔS 液体的表面张力与温度有关，温度愈高，表面张力愈小。到达临界温度时，液体与气体 不分，表面张力趋近于零。液体的表面张力也与液体的纯度有关。在纯净的液体（溶剂）中如果掺进杂质（溶质），表面张力就要发生变化，其变化的大小决定于溶质的本性和加入量的多少。当加入溶质后，溶剂的表面张力要发生变化，。根据能量最低原理，若溶液质能降 低溶剂的表面张力，则表面层溶质的浓度应比溶液内部的浓度大；如果所加溶质能使溶剂的 表面张力增加，那么，表面层溶液质的浓度应比内部低。这种现象为溶液的表面吸附。用吉布斯公式（GibbS）表示： ⑴式 式中，Γ为表面吸附量（mol.m-2）; σ为表面张力（J.m-2）; T为绝对温度（K） ;C为溶液浓度（mol/L ）; 表示在一定温度下表面张力随浓度的改变率。
液体张力简单计算
液体张力简单计算 液体疗法的目的是纠正水、电解质和酸碱平衡紊乱，以恢复机体的正常生理功能。补液方案应根据病史、临床表现及必要的实验室检查结果，综合分析水和电解质紊乱的程度、性质而定。首先确定补液的总量、组成、步骤和速度。补液总量包括补充累积损失量、继续损失量及供给生理需要量三个方面。 1．补充累积损失量指补充发病后至补液时所损失的水和电解质量。 （1）补液量：根据脱水严重程度而定。原则上轻度脱水补50ml／kg，中度脱水补50～ 100ml／kg，重度脱水补100～120ml／kg。实际应用时一般先按上述量的2／3 量给予。 （2）补液成分：根据脱水性质而定。一般而论，低渗性脱水补充高渗溶液，等渗性脱水补充等张溶液，高渗性脱水补充低渗溶液。若临床判断脱水性质有困难，可先按等渗性脱水处理。有条件者最好测血钠含量，以确定脱水性质。 （3）补液速度：累积损失量应在开始输液的8～12 小时内补足，重度脱水或有循环衰竭者，应首先静脉推注或快速静脉滴入以扩充血容量，改善血液循环及肾功能，一般用 2 ：1等张含钠液（2份生理盐水加1份1. 4 ％碳酸氢钠）20ml/kg ，总量不超过300ml，于30～60 分钟内静脉推注或快速滴入。 2．补充继续损失量指补液开始后，因呕吐腹泻等继续损失的液体量。应按实际损失量补充，但腹泻患儿的大便量较难准确计算，一般根据次数和量的多少大致估计，适当增减。补充继续损失量的液体种类，一般用l/3 张～1／2张含钠液，于24 小时内静脉缓慢滴入。 3．供给生理需要量小儿每日生理需水量约为60～80ml／kg，钠、钾、氯各需1～2mmol/kg 。这部分液体应尽量口服补充，口服有困难者，给予生理维持液（1/5 张含钠液十0．15％氯化钾），于24 小时内均匀滴入。 在实际补液中，要对上述三方面需要综合分析，混合使用。对腹泻等丢失液体引起脱水的补液量：一般轻度脱水约90-120ml/kg ；中度脱水约120～150ml／kg；重度脱水约150-180ml/kg 。补液成分：等渗性脱水补1/2 张含钠液；低渗性脱水补2/3 张合钠液；高渗性脱水补1／3 张含钠液，并补充钾，再根据治疗反应，随时进行适当调整。累积损失量的补充[2] （一）补液量根据脱水程度决定。轻度脱水应补50ml/kg ；中度脱水50~100ml/kg ；重度脱水 100~120ml/kg 。 （二）补液种类所用输液的种类取决于脱水的性质。一般而论，低渗性脱水补2/3 张含钠液，等渗性脱水补1/2 张含钠液，高渗性脱水补1/3~1/4 张含钠液。这是因为细胞外液中的钠除因腹泻通过消化道丢失以外，还有一部分钠因细胞内液丢失钾后而进入细胞内，补钾后，进入细胞内液中的钠又可返回到细胞外液中，故补液成分中含钠量可稍减少。 补充累积损失量[3] 1．补液量根据脱水程度决定。轻度脱水约50ml/kg ，中度脱水50~100ml/kg ，重度脱水 100~120ml/kg 。一般按上述的2/3 量给予。这是因为细胞外液的钠不仅通过消化道等途径丢失，而且由于细胞同时失钾，有一部分钠进入细胞内液进行代偿（细胞内液钾缺乏，钠过剩）；当补钾时，随着细胞内液钾的逐渐恢复，其过剩的钠又返回细胞外液，故补充的含钠液量可稍减，以免细胞外液过度扩张。 2．溶液种类根据脱水性质决定。 （1）等渗性脱水用等张含钠液。 （2）低渗性脱水用高张含钠液，相当于纠正体液低渗（低钠血症）所需钠量加纠正等渗脱水所需等张含钠液量。 （3）高渗性脱水用低张含钠液，相当于纠正体液高渗（高钠血症）所需水量加纠正等渗脱水所需等张含钠液量。
滴体积法测定液体表面张力
滴体积法测定液体表面张力 摘要:表面张力是液体的基本物化性质之一。采用自制的滴体积法实验装置， 以蒸馏水的表面张力作为标准，通过计算得到相关参数，从而利用相关联的参数测定和计算乙醇和异丙醇的表面张力。 关键词：滴体积法；表面张力；蒸馏水标准；关联参数 引言：表面张力是一种特殊的力，它是液体性质的一种表现。测定表面张力的方法有很多种，如毛细光上升法，滴体积法，最大气泡法，吊片法等。滴体积发最早是由Tate于1864年提出，经过Harkins和Brown严密的数学推理和精确的实验研究，得出了可将Tate定理应用与实际的校正系数。随后Wilkson及吴树森等人又将校正因子的范围进一步拓宽，最终使滴体积法成为测液体表面张力的一种基本方法。 实验部分： 实验原理： 液体在毛细管口成滴下落前的瞬间，落滴所受的重力与管口半径及液体的表面张力有关。用公式表示为： γ=F?V?ρ?g/R 其中V测出的液体体积，ρ为液体密度(g/mL)，g为重力加速度( 98017cm1s-2)，R为滴头半径，F为校正系数，它是为了校正液滴滴落过程中的变形和部分残留的影响而引入的。经过实验测定，校正系数是V/R3的函数，与待测液体表面张力，密度，粘度及滴管材料无关。校正系数与V/R3的经验关系已用列表形式给出。曲线形状见图： 通过测定蒸馏水，得到V和ρ，然后通过书上查表得到相应的表面张力γ值，通过γ=F?V?ρ?g/R关系式，得到校正系数F和针头半径R的关系式。然后又因为和V/R3 的关系，通过查表，得到相应的使两个关系式成立的R，然后带入测定乙醇和异丙醇的公式中（因为整个实验使用同一套装置），通过查表得相应
表面张力 的测定
6.2溶液表面的吸附——最大气泡压力法测溶液表面张力 6.2.1 实验目的： 1、掌握气泡最大压力法测定液体表面张力的原理与方法，并测定不同浓度正丁醇水溶 液的表面张力； 2、了解溶液表面的吸附作用，应用Gibbs 吸附等温式和Langmuir 吸附等温式求出正丁醇的饱和吸附量，并计算正丁醇分子的截面积。 6.2.2 实验原理： 当液体中加入溶质时，其表面张力就会升高或降低。若升高，则溶质在表面层的浓度 比溶液内部浓度小；若降低，则溶质在表面层的浓度比溶液内部浓度大。这种溶质在溶液表面层的浓度与溶液内部浓度不一致的现象被称为溶液表面的吸附作用。单位溶液表面积上溶质的过剩量称为表面吸附量Γ。在一定温度下,溶液的表面吸附量Γ与表面张力γ及溶液本体浓度c 之间的关系符合吉布斯吸附等温式： dc d RT c γ ?- =Γ （6-2-1） 式中：Γ为表面吸附量（mol ·m -2 ）；T 为热力学温度（K ）；c 为稀溶液浓度（单位：mol ·L -1 ）；γ为表面张力（单位：N ·m -1） ；R 为气体常数。 当溶液的表面张力随浓度的变化 0d dc γ <时，0Γ>，称为正吸附，表明增加浓度时，能使溶液表面张力降低的溶质，在表面层的浓度大于溶液内部的浓度；反之，当0d dc γ >时， 0Γ<，称为负吸附，也就是增加浓度，使溶液的表面张力增加的溶质，在表面层的浓度小 于溶液内部的浓度。 用吉布斯吸附等温式计算某溶质的吸附量时，可通过实验测定不同浓度的溶液的表面张力 γ，并以γ对c 作图，如图6-2-1所示。在c γ-曲线上任取一点a ,通过a 点作曲线的切线和平 行于横坐标的直线，分别与纵坐标交于' ,b b 。令 'b b Z =，则d Z c dc γ =-，代入式（6-2-1），得：Z RT Γ= ；从c γ-曲线上取不同的点，就可求 图6-2-1 表面张力与浓度关系图 b ’ b γ
物化实验报告-表面张力的测定
溶液中的吸附作用和表面张力的测定 一、实验目的 1、 掌握最大气泡法和滴重法测定表面活性物质正丁醇的表面张力，并且利用Gibbs 吸附公式和 Langmuir 吸附等温式测定正丁醇分子的横截面积。 2、 训练学生利用毛细管和数字式微压测量仪以及滴重管测定表面张力的方法，并通过曲线及直线 拟合处理得到不同数据。 3、 培养学生在实验中严谨的实验作风和态度，并对学生的科研兴趣进行初步的指导。 二、实验原理 1. 物体表面分子和内部分子所处的境遇不同，表面层分子受到向内的拉力，所以液体表面都有自动缩小的趋势。如果把一个分子由内部迁移到表面，就需要对抗拉力而做功。在温度、压力和组成恒定时，可逆地表面增加dA 所需对体系做的功，叫表面功，可以表示为： W dA δσ'-= 式中σ为比例常数。 σ在数值上等于当T 、p 和组成恒定的条件下增加单位表面积所必须对体系做的可逆非膨胀功，也可以说是每增加单位表面积时体系自由能的增加值。环境对体系作的表面功转变为表面层分子比内部分子多余的自由能。因此，σ称为表面自由能，其单位是焦耳每平方米（J/m 2）。若把σ看作为作用在界面上每单位长度边缘上的力，通常称为表面张力。 从另外一方面考虑表面现象，特别是观察气液界面的一些现象，可以觉察到表面上处处存在着一种张力，它力图缩小表面积，此力称为表面张力，其单位是牛顿每米（N/m ）。表面张力是液体的重要特性之一，与所处的温度、压力、浓度以及共存的另一相的组成有关。纯液体的表面张力通常是指该液体与饱和了其本身蒸气的空气共存的情况而言。 2、 纯液体表面层的组成与内部层相同，因此，液体降低体系表面自由能的唯一途径是尽可能缩小其表面积。对于溶液则由于溶质会影响表面张力，因此可以调节溶质在表面层的浓度来降低表面自由能。 根据能量最低原则，溶质能降低溶剂的表面张力时，表面层中溶质的浓度应比溶液内部来得大。反之溶质使溶剂的表面张力升高时，它在表面层中的浓度比在内部的浓度来得低，这种表面浓度与溶液内部浓度不同的现象叫“吸附”。显然，在指定温度和压力下，吸附与溶液的表面张力及溶液的浓度有关，Gibbs 用热力学的方法推导出它们之间的关系式： T c d RT dc σ??Γ=- ??? 式中Γ为表面超量（mol/m 2）；σ为溶液的表面张力（J/m 2）；T 为热力学温度；c 为溶液浓度（mol/m 3）；R 为气体常数。 当0T d dc σ??< ???时，0Γ>称为正吸附；反之当0T d dc σ?? < ???时，0Γ<称为负吸附。前者表明 加入溶质使液体表面张力下降，此类物质称表面活性物质。后者表明加入溶质使液体表面张力升高， 此类物质称非表面活性物质。因此，从Gibbs 关系式可看出，只要测出不同浓度溶液的表面张力，以σ～ｃ作图，在图的曲线上作不同浓度的切线，把切线的斜率代入Gibbs 吸附公式，即可求出不同浓度时气～液界面上的吸附量Γ。
接触角的测量
液-固界面接触角的测量 一、实验目的 1. 了解液体在固体表面的润湿过程以及接触角的含义与应用。 2. 掌握用JC2000C1静滴接触角/界面张力测量仪测定接触角和表面张力的方法。 二、实验原理 润湿是自然界和生产过程中常见的现象。通常将固-气界面被固-液界面所取代的过程称为润湿。将液体滴在固体表面上，由于性质不同，有的会铺展开来，有的则粘附在表面上成为平凸透镜状，这种现象称为润湿作用。前者称为铺展润湿，后者称为粘附润湿。如水滴在干净玻璃板上可以产生铺展润湿。如果液体不粘附而保持椭球状，则称为不润湿。如汞滴到玻璃板上或水滴到防水布上的情况。此外，如果是能被液体润湿的固体完全浸入液体之中，则称为浸湿。上述各种类型示于图1。 图1 各种类型的润湿 当液体与固体接触后，体系的自由能降低。因此，液体在固体上润湿程度的大小可用这一过程自由能降低的多少来衡量。在恒温恒压下，当一液滴放置在固体平面上时，液滴能自动地在固体表面铺展开来，或以与固体表面成一定接触角的液滴存在，如图2所示。 图2 接触角 假定不同的界面间力可用作用在界面方向的界面张力来表示，则当液滴在固体平面上处于平衡位置时，这些界面张力在水平方向上的分力之和应等于零，这个平衡关系就是著名的Young方程，即 γSG- γSL= γLG·cosθ(1)
式中γSG，γLG，γSL分别为固-气、液-气和固-液界面张力；θ是在固、气、液三相交界处，自固体界面经液体内部到气液界面的夹角，称为接触角，在0o-180o之间。接触角是反应物质与液体润湿性关系的重要尺度。 在恒温恒压下，粘附润湿、铺展润湿过程发生的热力学条件分别是： 粘附润湿W a=γSG - γSL + γLG≥0 (2) 铺展润湿S=γSG-γSL-γLG≥0 (3) 式中W a，S分别为粘附润湿、铺展润湿过程的粘附功、铺展系数。 若将(1)式代入公式(2)、(3)，得到下面结果： W a=γSG+γLG－γSL=γLG(1+cosθ) (4) S=γSG-γSL-γLG=γLG(cosθ-1) (5)以上方程说明，只要测定了液体的表面张力和接触角，便可以计算出粘附功、铺展系数，进而可以据此来判断各种润湿现象。还可以看到，接触角的数据也能作为判别润湿情况的依据。通常把θ＝90°作为润湿与否的界限，当θ＞90°，称为不润湿，当θ＜90°时，称为润湿，θ越小润湿性能越好；当θ角等于零时，液体在固体表面上铺展，固体被完全润湿。 接触角是表征液体在固体表面润湿性的重要参数之一，由它可了解液体在一定固体表面的润湿程度。接触角测定在矿物浮选、注水采油、洗涤、印染、焊接等方面有广泛的应用。 决定和影响润湿作用和接触角的因素很多。如，固体和液体的性质及杂质、添加物的影响，固体表面的粗糙程度、不均匀性的影响，表面污染等。原则上说，极性固体易为极性液体所润湿，而非极性固体易为非极性液体所润湿。玻璃是一种极性固体，故易为水所润湿。对于一定的固体表面，在液相中加入表面活性物质常可改善润湿性质，并且随着液体和固体表面接触时间的延长，接触角有逐渐变小趋于定值的趋势，这是由于表面活性物质在各界面上吸附的结果。 接触角的测定方法很多，根据直接测定的物理量分为四大类：角度测量法、长度测量法、力测量法，透射测量法。其中，液滴角度测量法是最常用的，也是最直截了当的一类方法。它是在平整的固体表面上滴一滴小液滴，直接测量接触角的大小。为此，可用低倍显微镜中装有的量角器测量，也可将液滴图像投影到屏幕上或拍摄图像再用量角器测量，这类方法都无法避免人为作切线的误差。本实验所用的仪器JC2000C1静滴接触角/界面张力测量仪就可采取量角法和量高法这两种方法进行接触角的测定。 三、仪器与药品 仪器：JC2000C1静滴接触角/界面张力测量仪，微量注射器，容量瓶，镊子，玻璃载片，涤纶薄片，聚乙烯片，金属片（不锈钢、铜等）。 试剂：蒸馏水，无水乙醇，十二烷基苯磺酸钠（或十二烷基硫酸钠）
小儿补液张力计算
小儿补液张力计算 “溶液张力计算与配制” 液体疗法是儿科最常用的治疗方法之一，是儿科学的重要内容，也是每位临床医学生必需掌握的基本技能。液体张力计算与配制则是液体疗法的基础，如对此不理解、不掌握，则将难以学习和运用液体疗法。现有多种教材对液体张力的计算与配制，阐述均较为复杂而含糊，教师按教材授课，学生按课本学习，其结果是大多数学生难于理解与掌握。通过五个步骤，即使所有学生很快便能理解与掌握。过程如下： 1、首先出一道简单的数学算术题 例1、将10%ＮａＣｌ10ｍｌ稀释至100ｍｌ,请问稀释后溶液百分比浓度。学生很快便能列出算式： 10%×10=Ｘ×100，Ｘ=1%。 稀释定律：稀释前浓度×稀释前体积=稀释后浓度×稀释后体积。即：Ｃ1×Ｖ1=Ｃ2×Ｖ1。并且强调但凡涉及物质浓度的换算，均遵循此定律。 2、问题： 能够用来表达物质浓度的有( )Ａ.百分比浓度Ｂ.摩尔浓度Ｃ.张力 张力亦是物质浓度的一种表达方式。 3、阐述溶液张力的概念及计算 张力是指溶液溶质的微粒对水的吸引力，溶液的浓度越大，对水的吸引力越大。 判断某溶液的张力，是以它的渗透压与血浆渗透压正常值（280～320ｍｏｓｍ/Ｌ，计算时取平均值300ｍｏｓｍ/Ｌ）相比所得的比值，它是一个没有单位但却能够反映物质浓度的一个数值。 溶液渗透压=（百分比浓度×10×1000×每个分子所能离解的离子数）/分子量。如0.9%ＮａＣｌ溶液渗透压=（0.9×10×1000×2）/58.5=308ｍＯｓｍ/Ｌ（794.2ｋＰａ）该渗透压与血浆正常渗透压相比，比值约为1，故该溶液张力为1张。 又如5%ＮａＨＣＯ3溶液渗透压=（5×10×1000×2）/84=1190.4ｍＯｓｍ/Ｌ（3069.7ｋＰａ）该渗透压与血浆正常渗透压相比，比值约为4，故该溶液张力为4张。 对以上复杂的计算过程，不要求掌握，但要记住张力是物质浓度的一种表达方式，其换算自然亦遵循稀释定律：Ｃ1×Ｖ1=Ｃ2×Ｖ2。