表面张力实验指导书.docx

摩擦学试验及分析方法〔试验

摩擦学试验及分析方法〔试验4〕

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外表张力和接触角测量试验指导书

及试验报告

试验组员： ； ；报告完成人：

试验日期：教师签字：

报告成绩：

一、试验目的

了解Wilhelmy吊片法的测量原理和方法

把握使用KRUSSK12外表张力仪测量外表张力和接触角的方法

测量金属片与水、丙酮的接触角

测量盖玻片与水、丙酮的接触角

二、试验设备

KRUSSK12外表张力仪是德国KRUSS公司生产的。可用于液体外表张力及界面张力、密度、固体外表自由能、接触角、固体外表润湿长度等的测量。具有全自动、高精度等特点，还能够进展大批量测量。技术数据如下：

图1KRUSSK12外表张力仪

表2-1KRUSSK12外表张力仪根本参数

〔需要填写〕

测量范围：

测量范围：测量精度：

测量温度范围：测重范围：

测重精度：

三、试验原理

外表张力的测量

在液体外表膜中，存在着使液体外表积缩小的力，称为外表张力。外表张力永久和液体外表相切。液体分子间的力引起净吸引力，而净吸引力引起外表张力。液体外表上的分子受到的净吸引力取决于分子构造，因此，外表张力与物质的本性有关。

试验中承受Wilhelmy吊片法，吊片法由Wilhelmy于1863年首次提出，经进展该技术已日趋成熟，成为躺滴法之后最为广泛使用的方法。其根本的测量原理如图2所示。测量方法是将铂丝制成的薄片挂在电子天平上，浸入待测液体中，再缓慢拉出，测试拉力。当铂片与液面脱离时，需要的最大拉力F与沿片周长上液体外表抵抗向上的拉力相等。由此得到外表张力和和拉力的平衡：

F??L (1)

实际上，??F/(Lcos?)，θ为铂片与液体外表的接触角，通常认为是0。

图2吊片法测量外表张力的原理

接触角的测量

将液体置于固体外表上，其平衡外形取决于固体外表能、液体外表能以及固液界面能之间的关系。到达平衡的总界面能最小。在固液外表接触界面处形成的相对面间角称为接触角。

接触角的测量方法如下：通过铂片和液体的外表张力试验可以得到液体的外表张力

γ，又测得与样片接触的液体的周长L，由公式〔2〕即可计算出接触角θ。

??F/(Lcos?) 〔2〕

四、试验步骤

开机。

将待测液体倒入仪器自带的洗净的容器中，并将其放置在样品台上。

通过铂片测液体外表张力。

安装铂片：先通过仪器左侧的旋纽固定卡头，将铂片上细杆插入卡头，再松开卡头。

通过仪器右侧的旋钮调整液面位置，使其与铂片的下沿接近。

启动外表张力测量程序，建立测试工程，开头。系统将自动完成铂片浸入拉出动作及数据的检测与处理。

查看并记录结果。

卸下铂片：先固定卡头，再拔下铂片。

清洗铂片和容器，将他们归位。

测量吊片和液体的接触角

测量试件的尺寸。

安装试件，同安装铂片的方法。

启动接触角测量程序，建立测试工程，开头测量最大拉力F。

查看并记录结果F，并通过步骤3测量所得的外表张力?，利用公式〔2〕计算接触角。

卸下试件：做法同上。

处理液体，清洗试件和容器，将它们归位。

更换吊片，重复步骤4。

退出程序。关机。

五、试验结果〔需要填写〕

试件1的试验结果

试件名称

试件名称

试件尺寸

宽

高厚

试件1与水的试验结果

水的外表张力?(Mn/m) 试件1与水的最大拉力F

1

2

3

计算水与试件1的接触角(°)均值试件1与丙酮的试验结果

丙酮的外表张力?(Mn/m)

试件1与丙酮的最大拉力F

1

2

3

计算丙酮与试件1的接触角(°)均值

试件2的试验结果

试件名称

试件名称

试件尺寸

宽

高厚

试件2与水的试验结果

水的外表张力?(Mn/m) 试件1与水的最大拉力F

1

2

3

计算水与试件2的接触角(°)均值试件2与丙酮的试验结果

丙酮的外表张力?(Mn/m)

试件1与丙酮的最大拉力F

1

2

3

计算丙酮与试件2的接触角(°)均值

六、结果分析和争论〔需要填写〕

总结同一吊片试件条件下，水和丙酮的接触角的区分；并分析其缘由。

分析同一液体条件下，不同吊片对接触角的影响。