螺旋可調式恒溫液體表面張力測定裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種利用最大氣泡壓力法測定溶液表面張力的表面張力測定裝 置及其電學測控方法，應用于企業、科研機構和高校實驗室。
【背景技術】
[0002] 液體的表面張力是表征液體性質的一個重要參數，也是化工產品出廠檢驗的基本 指標。其作用于液體表面，使液體表面積縮小的力，稱為液體表面張力。它產生的原因是液 體跟氣體接觸的表面存在一個薄層，叫做表面層，表面層里的分子比液體內部稀疏，分子間 的距離比液體內部大一些，分子間的相互作用表現為引力。
[0003] 目前，液體的表面張力采用最大泡壓法測定。圖1為毛細管與液面作用示意圖，圖 2為最大泡壓法測量液體表面張力裝置示意圖。在待測液體中，插入一個半徑為r的毛細 管，使得毛細管口剛好和液面相切，經毛細管吹入一極小的氣泡，其半徑恰好與毛細管半徑 相等，此刻，氣泡內壓力最大，等于液體的表面張力。根據拉普拉斯公式，氣泡最大壓力為： _2f巧=F。
[0004] 測量時，毛細管插入液面越深，氣泡逸出時需要對抗的壓力越大，所測得的表面張 力值越偏大，實驗誤差越大；應使得毛細管盡量位于相同高度，文獻普遍認為，每次測量都 應該控制毛細管口與液面剛好相切，且毛細管深入液面的位置相同，即位于相同的"初始高 度"，實驗結果最準確。測量不同濃度溶液表面張力時，若每次測量時毛細管的插入深度不 同，實驗的"隨機誤差"無法估算。
[0005] 液體表面張力測定實驗是各高校化學專業物理化學實驗的基本內容，目前使用的 幾種測量裝置在使用過程中存在著各種問題，如裝置無法將毛細管尖端調節至與待測液面 精確相切，造成測量結果誤差大；無法使用恒溫裝置，因此不能測定不同溫度時溶液的表面 張力；測定不同濃度溶液表面張力時，必須預先配制好不同濃度的溶液，無法在原溶液中進 行連續測定，浪費財力、物力和人力，造成環境的污染；儀器無法配置攪拌裝置，測量溶解度 比較小的溶液時，造成較大的誤差。
[0006] 液體的表面張力測定存在以下問題：
[0007] 1.構造復雜：毛細管與磨口塞固定相連，清洗和取用不方便；
[0008] 2.調節液面不方便：利用裝置下部的滴液漏斗活塞調節液面高度不精確，調節不 當時，液面容易下降太多，需要重新加入溶液，反復多次調節，會造成浪費，同時工作效率降 低；
[0009] 3.測量范圍有限：由于毛細管位置固定，溶液體積改變時，無法調節毛細管與液面 的相切，因此測定不同濃度溶液的表面張力時，需要將不同濃度溶液全部事先配好再進行 測量，容易造成測量結果的誤差，使得溶質分子的截面積計算值誤差更大。
[0010] 圖2的液體的表面張力測定增加了恒溫夾套，可以測量不同溫度下溶液的表面張 力，但還是存在以下缺點：
[0011] 1.毛細管通過打孔橡皮塞固定，通過插拔毛細管的高度來調節毛細管與液面相 切，不易控制，造成測量結果的誤差：
[0012] 2.在測量過程中，溶液總量發生變化時，需要重新調節毛細管與液面的相切，非 常不便；
[0013] 3.在測量不同濃度溶液時，固定塞的設計不方便清洗毛細管，以及樣品的添加。
【發明內容】
[0014] 本實用新型的目的在于：提供一種螺旋可調式恒溫液體表面張力測定裝置，通過 電學測控精確調節毛細管尖端與待測液面精確相切，能恒溫測量不同濃度溶液表面張力， 結構簡單，操作方便，提高測量準確性和工作效率。
[0015] 本實用新型的技術解決方案是：該液體表面張力測定裝置包括恒溫瓶、導電玻璃 毛細管、頂塞和螺紋套，頂塞的中心設螺紋孔，頂塞的螺紋孔旁設大氣連通孔，恒溫瓶上密 封安裝頂塞，導電玻璃毛細管上套裝螺紋套，導電玻璃毛細管通過螺紋套穿插安裝在頂塞 的螺紋孔中，整體構成螺旋可調式恒溫液體表面張力測定裝置。
[0016] 其中，該液體表面張力測定裝置還包括碳棒電極、電源和檢流計，碳棒電極經大氣 連通孔插入恒溫瓶中，導線將電源和檢流計與導電玻璃毛細管以及碳棒電極連接成串聯電 路。
[0017] 其中，采用螺旋可調式恒溫液體表面張力測定裝置的電學測控方法是：
[0018] 第一步：安裝液體表面張力測定裝置；
[0019] 第二步：讓導電玻璃毛細管在液面以上，與液面不接觸，檢流計顯示電路中電流為 零；
[0020] 第三步：上下旋轉螺紋套聯動導電玻璃毛細管，導電玻璃毛細管的管口插入液面， 導電玻璃毛細管以及碳棒電極構成一個閉合回路，檢流計顯示電路中有電流流過，電流表 會有示數；
[0021] 第四步：重復第三步的動作，上下旋轉螺紋套聯動導電玻璃毛細管，一旦檢流計中 示數從無到有，此刻即表明導電玻璃毛細管的管口與液面剛好相切。
[0022] 本實用新型的優點是：
[0023] 1.導電玻璃毛細管螺旋的調節方式，克服手動插拔毛細管調節方式的隨意性，精 確地將毛細管調節至任何的"指定高度"，減少系統誤差；
[0024] 2.導電玻璃毛細管螺旋的調節方式，結合電學測控方法，可檢測毛細管口與待測 液液面是否相切，從而控制毛細管與液面在每次測量時始終處于相同的"起點高度"，減少 目測帶來的偶然誤差。
[0025] 3.恒溫瓶能夠準確控制測量溫度，直觀明了，可準確測量不同溫度溶液的表面張 力；
[0026] 4.頂蓋的螺紋孔可以兼做加樣孔，配合不同量程移液器的使用，方便移液器準確、 快速加樣，節約實驗室時間，增加了所配溶液濃度的準確性；
[0027] 5.該液體表面張力測定裝置可與磁力攪拌器配套使用，使得溶液濃度均勻，測量 結果準確；
[0028] 6.結構簡單，小型集成，方便快捷操作，節約時間，恒溫、攪拌操作均十分方便；
[0029] 7.導電玻璃毛細管、頂蓋、恒溫瓶等各部件可拆卸、清洗，干燥十分方便。
【附圖說明】
[0030] 圖1為毛細管與液面作用示意圖。
[0031] 圖2為最大泡壓法測量液體表面張力裝置示意圖。
[0032] 圖3為毛細管插入深度示意圖。
[0033] 圖4為導電玻璃毛細管示意圖。
[0034] 圖5為頂塞示意圖。
[0035] 圖6為螺旋可調式恒溫液體表面張力測定裝置的電學測控方法的原理示意圖。
[0036] 圖7為不同濃度溶液表面張力及加樣過程示意圖。
[0037] 圖8為20 °C時不同濃度正丁醇表面張力與相對濃度關系圖。
[0038] 圖9為20°C時正丁醇水溶液中伊/廠-伊關系圖。
[0039] 圖中：1恒溫瓶，2導電玻璃毛細管，3頂塞，4螺紋套，5碳棒電極，6檢流計，7螺紋 孔，8大氣連通孔，9導線，10電源。
【具體實施方式】
[0040] 下面結合附圖和實施例說明本實用新型的技術方案。
[0041] 如圖3-6所示，該液體表面張力測定裝置包括恒溫瓶1、導電玻璃毛細管2、頂塞3 和螺紋套4,頂塞3的中心設螺紋孔7,頂塞3的螺紋孔7旁設大氣連通孔8,恒溫瓶1上密 封安裝頂塞3,導電玻璃毛細管2上套裝螺紋套4,導電玻璃毛細管2通過螺紋套4穿插安 裝在頂塞3的螺紋孔7中，整體構成螺旋可調式恒溫液體表面張力測定裝置。
[0042] 其中，該液體表面張力測定裝置還包括碳棒電極5、電源10和檢流計6,碳棒電極 5經大氣連通孔8插入恒溫瓶1中，導線9將電源10和檢流計6與導電玻璃毛細管2以及 碳棒電極5連接成串聯電路。
[0043] 如圖3、6所示，采用螺旋可調式恒溫液體表面張力測定裝置的電學測控方法是：
[0044] 第一步：安裝液體表面張力測定裝置；
[0045] 第二步：讓導電玻璃毛細管在液面以上，與液面不接觸，檢流計顯示電路中電流為 零；
[0046]第三步：上下旋轉螺紋套聯動導電玻璃毛細管，導電玻璃毛細管的管口插入液面， 導電玻璃毛細管以及碳棒電極構成一個閉合回路，檢流計顯示電路中有電流流過，電流表 會有示數；
[0047] 第四步：重復第三步的動作，上下旋轉螺紋套聯動導電玻璃毛細管，一旦檢流計中 示數從無到有，此刻即表明導電玻璃毛細管的管口與液面剛好相切。
[0048] 如圖7所示，將一定體積待測液裝入恒溫瓶中，投入攪拌子，蓋上頂塞；連接好電 源、檢流計、導電玻璃毛細管、碳棒電極構成電回路；旋轉調節導電玻璃毛細管至檢流計中 瞬間產生示數，此時導電玻璃毛細管恰好與待測液液面相切，測量此時溶液表面張力數值； 測量后，取出導電玻璃毛細管清洗，并從頂蓋的螺紋孔繼續添加待測物，磁力攪拌器攪拌使 溶液濃度均勻，旋轉導電玻璃毛細管，使之再次與溶液液面相切，繼續測量溶液表面張力， 如此循環，可測定不同濃度溶液的表面張力。
[0049] 實施例1:不同濃度正丁醇水溶液的表面張力測定及正丁醇分子截面積計算
【主權項】
1. 螺旋可調式恒溫液體表面張力測定裝置，其特征是：該液體表面張力測定裝置包括 恒溫瓶（1)、導電玻璃毛細管（2)、頂塞（3)和螺紋套（4)，頂塞（3)的中心設螺紋孔（7)，頂 塞（3)的螺紋孔（7)旁設大氣連通孔（8)，恒溫瓶（1)上密封安裝頂塞（3)，導電玻璃毛細管 (2)上套裝螺紋套（4)，導電玻璃毛細管（2)通過螺紋套（4)穿插安裝在頂塞（3)的螺紋孔 (7)中，整體構成螺旋可調式恒溫液體表面張力測定裝置。
2. 根據權利要求1所述的螺旋可調式恒溫液體表面張力測定裝置，其特征是：該液體 表面張力測定裝置還包括碳棒電極（5)、電源（10)和檢流計（6)，碳棒電極（5)經大氣連通 孔（8)插入恒溫瓶（1)中，導線（9)將電源（10)和檢流計（6)與導電玻璃毛細管（2)以及碳 棒電極（5)連接成串聯電路。
【專利摘要】本實用新型公開了螺旋可調式恒溫液體表面張力測定裝置，頂塞（3）上設螺紋孔（7）和大氣連通孔（8），恒溫瓶（1）上安裝頂塞（3），導電玻璃毛細管（2）經螺紋套（4）安裝在頂塞（3）的螺紋孔（7）中，碳棒電極（5）經大氣連通孔（8）插入恒溫瓶（1）中，導線（9）將電源（10）和檢流計（6）與導電玻璃毛細管（2）及碳棒電極（5）串聯成電路。讓導電玻璃毛細管在液面以上與液面不接觸，檢流計顯示電流為零；上下旋轉螺紋套聯動導電玻璃毛細管，一旦檢流計中示數從無到有，即表明導電玻璃毛細管的管口與液面剛好相切。本實用新型結構簡單，操作方便，調節精確，能恒溫測量不同濃度溶液表面張力，測量準確性和工作效率高。
【IPC分類】G01N13-02
【公開號】CN204439496
【申請號】CN201520059311
【發明人】宋潔, 李樂, 周镈, 趙樸素, 范東明, 劉炳華, 李小榮, 闞衛秋, 徐繼明
【申請人】淮陰師范學院
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年1月28日