La tension superficielle est l'une des propriétés physico - chimiques importantes des liquides et affecte de nombreux phénomènes naturels et processus industriels. Parmi les nombreuses méthodes de mesure, la pression vésiculaire maximale est devenue une méthode couramment utilisée dans la recherche scientifique et l'enseignement en raison de la simplicité de son dispositif, de sa facilité d'utilisation et de l'absence de détermination de l'angle de contact et de la densité du liquide.

　　I. principe de base: bulles et pression

Le principe de base de la méthode de pression vésiculaire maximale est le processus inverse de la méthode de montée capillaire. Son noyau réside dans la mesure de la différence de pression maximale générée par les bulles lorsqu'elles se détachent de l'extrémité du capillaire, qui à son tour calcule la tension superficielle.

Au moment de l'expérience, le liquide à mesurer est chargé dans un tensiomètre de surface de sorte que la surface d'extrémité du capillaire soit tangente au niveau du liquide. L'extraction lente dépressurise le système et la pression subie sur le niveau du liquide à l'intérieur du capillaire est supérieure à la pression du système, créant une différence de pression (pression supplémentaire, Δp). Cette pression supplémentaire est proportionnelle à la tension superficielle et inversement proportionnelle au rayon de courbure de la bulle, suivant la formule de Laplace: Δp = 2σ / R (où σ est la tension superficielle et R est le rayon de courbure de la bulle).

Processus de formation de bulles son rayon de courbure est variable:

1. Au départ: la surface de la bulle est presque plate et le rayon de courbure est maximal.

2. En formation: le rayon de courbure devient progressivement plus petit.

3. Hémisphérique: le rayon de courbure r de la bulle est égal au rayon capillaire R, à ce moment - là le rayon de courbure est minimal et la pression supplémentaire atteint le maximum (Δp \ MAX).

4.after: la bulle grandit plus loin, r devient plus grand et Δp devient plus petit jusqu'à ce qu'il s'échappe.

Ainsi, la pression additionnelle maximale δp.max en relation avec la tension superficielle est: σ = (R / 2) δp.max. Pour un même ensemble d'instruments, le rayon capillaire R est fixé, la constante instrumentale K est souvent introduite pour la commodité du calcul, la formule est réduite à σ = kΔp = Max. La constante instrumentale K peut être obtenue par étalonnage de la substance étalon avec une tension superficielle connue.

　　II. Principales caractéristiques et avantages

La méthode de pression vésiculaire maximale a ses caractéristiques et avantages uniques:

1. Capacité de mesure dynamique: Cette méthode peut être utilisée pour mesurer la tension de surface dynamique, c'est - à - dire la variation de la tension de surface au fil du temps, particulièrement adaptée à l'étude des processus cinétiques d'adsorption des tensioactifs.

2. Facile à utiliser: le dispositif expérimental est relativement simple, facile à utiliser et ne nécessite pas de détermination de l'angle de contact θ et de la densité du liquide ρ.

3. Large applicabilité: particulièrement approprié pour les liquides avec la tension superficielle inférieure.

　　Iii. Principales étapes expérimentales et considérations

Pour obtenir des résultats de mesure précis, suivez les opérations de spécification:

Préparation du testeur de tension de surface et détection des fuites: l'instrument doit être propre et sec. L'étanchéité à l'air est vérifiée en aspirant l'air et en laissant le système maintenir une certaine différence de pression constante pendant 2 à 3 minutes.

2. Contrôler le taux de formation de bulles: ajuster la vitesse d'extraction pour que les bulles s'échappent, et chaque temps de formation de bulles est approprié en 5 - 10 secondes. Une vitesse excessive ou une fuite en série peut rendre le temps d'équilibre des bulles court, ce qui rend difficile la lecture précise de la différence de pression maximale et affecte le résultat.

3. Lire la différence de pression maximale: il est nécessaire d'enregistrer la différence de pression maximale du manomètre à un instant où la bulle vient de sortir de l'extrémité du tube et de mesurer en continu plusieurs fois la valeur moyenne.

Ordre de mesure: Si vous mesurez une solution de concentration en série, vous devez procéder successivement à des concentrations faibles à élevées afin de réduire la pollution et les variations de concentration qui interfèrent avec les résultats.

5. État du capillaire: le capillaire doit être propre, sec, maintenu vertical et l'embouchure du tube se trouve tangente au niveau du liquide. S'il est inséré sous le niveau liquide, une pression hydrostatique supplémentaire est générée, ce qui rend la mesure trop importante.

　　Iv. Principaux domaines d'application

La méthode de pression vésiculaire maximale et son testeur de tension de surface sont largement utilisés:

1. Étude des tensioactifs: déterminer leur concentration Micellaire critique (CMC), étudier la cinétique d'adsorption et la tension de surface dynamique.

Optimisation de la formulation industrielle: pour le développement de la formulation et la surveillance de la qualité des nettoyants, des encres, des peintures, des cosmétiques et d'autres produits, pour optimiser leurs propriétés de mouillage, d'étalement et d'émulsification.

Analyse et contrôle du processus: surveillance en ligne de la tension superficielle du liquide de placage dans l'industrie des semi - conducteurs, par exemple, pour contrôler la concentration et la taille des additifs.

Conclusion

La méthode de pression maximale des bulles fournit un moyen intuitif et efficace de mesurer la tension superficielle d'un liquide en détectant la formation de bulles par rapport à la pression maximale lors du désengagement. Ses caractéristiques en termes de mesure dynamique et sa relative facilité d'utilisation lui permettent de continuer à jouer un rôle important dans la recherche fondamentale et les applications industrielles.