Tensiometer (ytspänning)

Inom ytvetenskap är en tensiometer ett mätinstrument som används för att mäta ytspänningen ( $γ$ ) hos vätskor eller ytor . Tensiometrar används i forsknings- och utvecklingslaboratorier för att bestämma ytspänningen hos vätskor som beläggningar , lacker eller lim . Ett ytterligare användningsområde för tensiometrar är övervakning av industriella produktionsprocesser som rengöring av delar eller galvanisering .

Typer

Goniometer/Tensiometer

Ytforskare använder vanligtvis en optisk goniometer /tensiometer för att mäta ytspänningen och gränsytspänningen hos en vätska med hjälp av hängande eller fastsittande droppmetoder. En droppe produceras och fångas med en CCD-kamera . Dropprofilen extraheras därefter och sofistikerade mjukvarurutiner anpassar sedan den teoretiska Young-Laplace-ekvationen till den experimentella droppprofilen. Ytspänningen kan sedan beräknas från de monterade parametrarna. Till skillnad från andra metoder kräver denna teknik endast en liten mängd vätska, vilket gör den lämplig för att mäta gränsytspänningar hos dyra vätskor.

Du Noüy ringtensiometer

En du Noüy tensiometer

Du Noüy tensiometer i vätska.

Denna typ av tensiometer använder en platinaring som är nedsänkt i en vätska. När ringen dras ut ur vätskan mäts den kraft som krävs exakt för att bestämma vätskans ytspänning.

Metoden är väletablerad vilket framgår av ett antal internationella standarder på den såsom ASTM D971. Denna metod används ofta för mätning av gränsytspänning mellan två vätskor, men försiktighet bör iakttas för att se till att platinaringen inte deformeras.

Wilhelmy platttensiometer

Wilhelmys platttensiometer kräver en platta för att få kontakt med vätskeytan. Det anses allmänt vara den enklaste och mest exakta metoden för ytspänningsmätning. På grund av en stor blöt längd på platinaplattan är ytspänningsavläsningen vanligtvis mycket stabil jämfört med alternativa metoder. Som en extra fördel kan Wilhelmy-tallriken även tillverkas av papper för engångsbruk. För gränssnittsspänningsmätningar måste man ta hänsyn till sondens flytförmåga, vilket komplicerar mätningen.

Du Noüy-Padday-metoden

Denna metod använder en stav som sänks ner i en testvätska. Stången dras sedan ut ur vätskan och kraften som krävs för att dra staven mäts exakt. Metoden är inte standardiserad men används ibland. Du Noüy-Padday spödragtensiometer tar mätningar snabbt och fungerar med vätskor med ett brett spektrum av viskositeter. Gränssnittsspänningar kan inte mätas.

Bubbeltryckstensiometer

Bubbeltrycksmetod för att mäta vätskors dynamiska ytspänning

På grund av inre attraktionskrafter hos en vätska komprimeras luftbubblor i vätskorna. Det resulterande trycket (bubbeltrycket) stiger med en minskande bubbelradie. Bubbeltrycksmetoden använder sig av detta bubbeltryck som är högre än i den omgivande miljön (vatten). En gasström pumpas in i en kapillär som är nedsänkt i en vätska. Den resulterande bubblan i slutet av kapillärspetsen blir kontinuerligt större i ytan; därigenom minskar bubbelradien.

Trycket stiger till en maximal nivå. Vid denna tidpunkt har bubblan uppnått sin minsta radie (kapillärradien) och börjar bilda en halvklot. Bortom denna punkt ökar bubblan snabbt i storlek och spricker snart och slits bort från kapillären, vilket gör att en ny bubbla kan utvecklas vid kapillärspetsen. Det är under denna process som ett karakteristiskt tryckmönster utvecklas (se bild), som utvärderas för att bestämma ytspänningen.

På grund av kapillärens enkla hantering och låga rengöringsansträngning är bubbeltryckstensiometrar ett vanligt alternativ för att övervaka tvättmedelskoncentrationen i rengörings- eller galvaniseringsprocesser.

Se även

externa länkar

Media relaterade till Tensiometer (ytspänning) på Wikimedia Commons