Płyta Wilhelmy'ego

Ilustracja metody płytkowej Wilhelmy'ego. Wielkość siły kapilarnej

.

}

płytkę jest proporcjonalna do zwilżonego obwodu

γ

powierzchniowego

Displaystyle \

granicy faz ciecz-powietrze.

Płytka Wilhelmy'ego to cienka płytka, która służy do pomiaru powierzchni równowagi lub napięcia międzyfazowego na granicy faz powietrze-ciecz lub ciecz-ciecz. W tej metodzie płyta jest zorientowana prostopadle do interfejsu i mierzona jest wywierana na nią siła. , oparta na pracach Ludwiga Wilhelmy'ego , znajduje szerokie zastosowanie w przygotowaniu i monitoringu filmów Langmuira.

Szczegółowy opis

Płyta Wilhelmy'ego składa się z cienkiej płytki o powierzchni zwykle rzędu kilku centymetrów kwadratowych. Płytka jest często wykonana z bibuły filtracyjnej, szkła lub platyny , które można zszorstkować, aby zapewnić całkowite zwilżenie . W rzeczywistości wyniki eksperymentu nie zależą od użytego materiału, o ile materiał jest zwilżony cieczą. Płytka jest dokładnie czyszczona i mocowana do wagi za pomocą cienkiego metalowego drutu. Siłę działającą na płytkę w wyniku zwilżania mierzy się za pomocą tensjometru lub mikrowagi i wykorzystuje do obliczenia napięcia powierzchniowego ( ${\ Displaystyle \ gamma}$ ) używając równania Wilhelmy'ego :

{\ Displaystyle \ gamma = {\ Frac {F} {l \ sałata (\ teta)}}}

gdzie jest zwilżonym obwodem ( $)$ , jest szerokością płyty, jest $}$ a ${\ displaystyle \ theta}$ $+ 2d$ $Displaystyle$ to kąt zwilżania między fazą ciekłą a płytą. W praktyce kąt zwilżania jest rzadko mierzony; zamiast tego stosuje się albo wartości literaturowe, albo zakłada się $zwilżenie$

Zalety i krótki opis

Jeśli zakłada się całkowite zwilżenie (kąt zwilżania = 0), nie są wymagane żadne współczynniki korygujące do obliczenia napięć powierzchniowych przy użyciu płytki Wilhelmy'ego, w przeciwieństwie do pierścienia du Noüy . Ponadto, ponieważ płytka nie jest poruszana podczas pomiarów, płytka Wilhelmy'ego umożliwia dokładne określenie kinetyki powierzchni w szerokim zakresie skal czasowych i wykazuje niską wariancję operatora. W typowym eksperymencie z płytkami, płytka jest opuszczana na analizowaną powierzchnię, aż do utworzenia menisku, a następnie podnoszona tak, aby dolna krawędź płytki leżała na płaszczyźnie niezakłóconej powierzchni. W przypadku pomiaru zakopanej granicy faz druga (mniej gęsta) faza jest następnie dodawana na niezakłóconą fazę pierwotną (gęstszą) w taki sposób, aby nie zakłócać menisku. Siłę w stanie równowagi można następnie wykorzystać do określenia bezwzględnego napięcia powierzchniowego lub międzyfazowego. Dzięki dużej powierzchni zwilżanej płytki pomiar jest mniej podatny na błędy pomiarowe niż przy użyciu mniejszej sondy. Metoda została również opisana w kilku międzynarodowych standardach pomiarowych.

Zobacz też

Dalsza lektura

Holmberg, K (red.) Handbook of Applied Surface and Colloid Chemistry New York, Wiley and Sons: 2002. Cz. 2, str. 219