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基于威廉米吊片法測定溫度對醇類表面張力的影響

來源:山東工業技術 瀏覽 1105 次 發布時間:2023-07-25

表面張力是工業上和日常生活中都非常重要的數據。研究溫度對醇類表面張力的影響,選用威廉米吊片法對甲醇、無水乙醇、1-丙醇、1-丁醇、1-戊醇、1-庚醇這六種醇在20°C-60°C的溫度范圍內進行其表面張力數值的測定,為煤氣凈化吸收劑的多重選擇尋找理論依據。數據表明,這六種醇在20°C-60°C的溫度范圍,每一種醇的純液體表面張力都隨溫度的升高而呈直線下降現象;相同溫度下,醇表面張力的大小依次為乙醇<甲醇<1-丙醇<1-丁醇<1-戊醇<1-庚醇;醇類密度隨溫度的變化趨勢和醇類表面張力隨溫度變化趨勢相同。

威廉米吊片法測定表面張力時,將一個薄片如鉑金片、云母片或毛玻璃片等懸掛于液體之上,使其剛好與液面接觸。此時薄片受到液體的表面張力,受力不平衡,為維持原本的位置,就必須施加一個向上的拉力P,此力與表面張力大小相同、方向相反。可以由下式計算表面張力γ:

式中,P為測定的拉力,用扭力絲測定;l為片長,以厘米為單位;d為片厚,以厘米為單位;θ為接觸角(約90°)。


此公式也可以測定表面張力的近似值:由于吊片很薄,厚度可以忽略不計,而且接觸角θ認為絕對等于90°,則cosθ=1,所以上式又可寫為:


結論


本實驗所測的試劑為六種分析純的伯醇:甲醇,乙醇,1-丙醇,1-丁醇,1-戊醇,1-庚醇。對此六種試劑不同溫度下的表面張力值的測定和分析,可以得出以下結論:


(1)純液體醇的表面張力隨溫度變化,試驗中每一種醇表面張力測定值都隨溫度的升高而呈直線下降趨勢(在擬合的曲線中,直接表述為直線的斜率k)。


由于不同液態醇類的液態性質不同,其表面張力變化的程度如下表:

(k值表示表面張力隨著溫度變化的劇烈程度,ΔγS表示某溫度區間表面張力的最大差異值)


(2)相同溫度下,醇表面張力的大小為:乙醇<甲醇<1-丙醇<1-丁醇<1-戊醇<1-庚醇;


(3)醇系列的密度曲線及其表面張力曲線有十分相似的變化趨勢,表明醇類的表面張力值與其密度值有很大的相關性。



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