Význam, pozadí a testovací metody napětí rozhraní
V širokém smyslu je rozhraní napětí definováno jako síla, která musí být vynaložena na zvětšení velikosti rozhraní mezi dvěma sousedními fázemi, které nejsou plně smíšené. V užším smyslu se tento termín týká hranic kapaliny/kapaliny a kapaliny/pevné fáze, zatímco pro rozhraní kapaliny/plynu odkazujeme na povrchové napětí a pro rozhraní pevných látek/plynu odkazujeme na volnou energii pevného povrchu.
pozadí
Jako měřítko práce na jednotku plochy nebo síly na smáčenou délku má mezifázové napětí jednotky N/M nebo Mn/M a je reprezentována symboly σ nebo.
Při fázové hranici je součet interakcí s molekulami ve stejné fázi větší než součet interakcí s molekulami v druhé fázi. Molekuly na rozhraní proto mají méně atraktivních interakčních partnerů než v hromadné fázi. Fáze proto tvoří nejmenší možné rozhraní bez působení vnějších sil. Pro zvětšení velikosti rozhraní je třeba něco udělat.
Rozhraní napětí způsobené směrovou adsorpcí povrchově aktivních látek na rozhraní dvou nemísitelných kapalin je výrazně nižší než povrchové napětí obou kapalin. Systémy vykazující napětí mezifázového rozsahu se obvykle skládají z vody, oleje, povrchově aktivních látek nebo směsí povrchově aktivní látky a solí. Hodnota mezifázového napětí 10-2} 10-1} Mn/M se obvykle nazývá nízké rozhraní. Hodnota mezifázového napětí níže 10-3 Mn/M se nazývá ultra-nízké mezifázové napětí.
Hromadná fáze a molekulární prostředí na rozhraních
Stejně jako u povrchového napětí existuje rozdíl mezi statickým mezifázovým napětím (měřeno v rovnováze na mechanicky nezměněném rozhraní) a dynamickým rozhraním (měřeno, když se mění rozhraní).
význam
Interfacial napětí hraje důležitou roli v mnoha procesech a jevech, kde různé fáze přicházejí do vzájemného kontaktu:
Emulze a emulgace: Rozhraní napětí ovlivňuje emulgaci a tendenci separace fáze.
Vysunutí oleje (např. Produkce terciárního ropy): Organická fáze může být po přemístění oleje přemístěna vodou, pokud je napětí mezifázového napětí sníženo povrchově aktivními látkami.
Testování kvality hydrofobních kapalin: Stárnutí hydrofobních kapalin často úzce souvisí se snížením mezifázového napětí s vodou. Měření mezifázového napětí je v tomto případě důležitým testem kvality, například transformátorové oleje.
V případě hranic fáze pevné kapaliny ovlivňuje napětí mezifázového rozhraní dlouhodobou stabilitu mezifázových kontaktů, například během procesů lepení a povlaku.
Metoda měření
Rozhraní kapalina-kapalina:
Metoda kruhu podle du noüy: V této metodě se síla působí na mokrý kroužek v důsledku napětí tenké vrstvy kapaliny nakreslené, když je kroužek přesunut z jedné fáze do druhé.
Metoda desky podle Wilhelmyho: V této metodě se měří síly působící na smáčivou desku svisle ponořenou do spodní fáze.
Metoda tyče: Stejná jako metoda desky, ale používá válcovou tyč s menší mokrou délkou k měření menších objemů kapaliny.
Metoda objemu Drop: měří objem kapky kapaliny, když se odtrhne od jiné kapaliny ve svislé kapilární trubici.
Metoda spinningové kapky: Horizontální kapilára plná hromadné fáze a fáze kapiček je nastavena na rotaci. Průměr kapičky, prodloužený odstředivou silou, souvisí s mezifázovým napětím.
Metoda kapky přívěti: V hromadné kapalinové fázi je tvar kapky na jehly určen faktory, jako je mezifázové napětí. Rozhraní napětí může být stanoveno z obrazu Drop pomocí analýzy tvaru kapky.
Rozhraní s tekutinou:
Měření úhlu kontaktu: Kromě své volné energie na povrchu lze i rozhraní napětí pevné látky s konkrétní kapalinou vypočítat z kontaktních úhlů různých kapalin s pevnou látkou.
Série FT-ZL Automatický tester napětí
Pokud máte zájem, neváhejte nás kontaktovat
