气泡压力张力仪

气泡压力张力仪是测量动态表面张力的仪器,借助毛细管可以测量在液相中形成的气泡的最大压力。

背景

根据杨-拉普拉斯方程,球形气泡的内压(拉普拉斯压力)取决于曲率半径r和表面张力σ。

当在液相中的毛细管顶端产生气泡时,曲率先增加然后减小,其中会有最大压力的产生。当曲线半径同毛细管半径相等时,此时曲率最大也对应着最大的压力。

气泡压力测量的特性曲线,最大压力位置

如果毛细管半径已知,可以通过最大压力pmax计算出表面张力,当毛细管浸入到液体中时,由浸没深度和液体密度导致的静压p0必须从测量压力中除去,气泡压力测量的结果公式如下:


测量结果对应的是一定表面年龄下的表面张力,表面年龄为从气泡开始产生到最大压力之间的时间。表面张力对表面年龄的关系可以通过不同的鼓泡速度测出。

表面张力同表面年龄的关系

这种关系在表面活性剂的使用上起到重要作用,在许多过程中由于表面活性剂的低扩散率和吸附率,界面张力从没办法达到平衡值。
气泡压力测量法能够测算出如扩散系数吸附系数这样的表面活性剂参数。