La tensión superficial se puede medir con un tensiómetro. Estos instrumentos se basan en medir la fuerza ejercida sobre una sonda ubicada en la interfaz líquido-gas o líquido-líquido. La sonda está conectada a una balanza muy sensible y la interfaz líquida de interés está en contacto con la sonda. Cuando la sonda interactúa con la superficie del líquido, la fuerza medida por la balanza se puede utilizar para calcular la tensión superficial, que depende de los siguientes factores: el tamaño y la forma de la sonda, el ángulo de contacto entre la sonda y el líquido, y la tensión superficial del líquido, sonda El tamaño y la forma son fáciles de controlar, y la sonda generalmente está hecha de platino, lo que ayuda a garantizar que el ángulo de contacto entre la sonda y el líquido que se estudia sea cero. Normalmente se utilizan dos configuraciones de sondas.
Método del anillo Dunui
Este método utiliza un anillo de platino como sonda. Sumerja el anillo debajo de la interfaz moviendo la plataforma sobre la que se coloca el recipiente de líquido. Después de la inmersión, la altura de la plataforma disminuye gradualmente y el anillo eventualmente sale a través de la interfaz trayendo consigo un líquido en forma de menisco. Si el recipiente se baja más, el menisco acabará desprendiéndose del anillo. Antes de este evento, el volumen del menisco (y por lo tanto la fuerza ejercida) pasa un máximo y comienza a disminuir antes del evento de desgarro real.
El cálculo de la tensión superficial se basa en la medida de la fuerza máxima. La profundidad de inmersión del anillo y la altura a la que se eleva el anillo cuando experimenta la tensión máxima son independientes de esta técnica. El cálculo original se basó en un anillo (o alambre) con un diámetro infinito y no tuvo en cuenta el exceso de líquido que se eleva debido a la proximidad de un lado del anillo al otro. La porción del fluido directamente debajo del anillo no se debe a la tensión superficial sino a las fuerzas capilares. Sin embargo, este líquido afecta las lecturas de fuerza dadas por la balanza, aumentando así el valor de tensión superficial medido en aproximadamente un 7%. Los tensiómetros actuales totalmente automatizados suelen utilizar factores de corrección para restar y contabilizar este exceso de líquido.
Método de la placa de William
Este método utiliza una placa de platino rugosa como sonda. Los cálculos para esta técnica se basan en el perímetro de una placa completamente humedecida en contacto con el líquido. En este método, la posición de la sonda con respecto a la superficie es importante. Cuando la superficie del líquido entra en contacto con la sonda, el instrumento detecta el momento exacto del contacto registrando el cambio de fuerza en la sonda. Por lo tanto, la ubicación se marcará como "Profundidad de inmersión cero". A continuación, la placa se sumerge hasta una profundidad determinada por debajo de este valor (normalmente unos pocos milímetros en la interfaz). Cuando la placa regresa posteriormente a la profundidad de inmersión cero, se registra la fuerza. La fuerza que afecta a la placa guillermina se puede escribir como F = γlPcosθ, donde γl es la tensión superficial del líquido, P es el perímetro de la placa (P = 2w + 2t) y θ es el ángulo de contacto entre la placa y el líquido. Suponiendo una humectación completa, el ángulo de contacto es 0 y COSθ = 1. La tensión superficial se puede calcular entonces como γl = F/P. El método de la placa Wilhelm también se puede medir en el modo llamado estático o continuo, en el que la placa Wilhelm permanece en contacto con el líquido durante todo el ciclo de medición.
Varilla de platino
Ambos métodos anteriores requieren el uso de cantidades relativamente grandes de líquido (normalmente superiores a 10 ml) para garantizar una humectación completa de la sonda. Se pueden utilizar recipientes de muestra de menor diámetro para reducir el volumen total requerido. Sin embargo, hay un límite. Cuando los bordes del recipiente de muestra y la sonda están demasiado cerca, el menisco formado entre el líquido y el borde del recipiente afecta el equilibrio. Para evitar este problema, el usuario debe dejar suficiente espacio, aproximadamente 2 mm, entre la sonda y la pared lateral del recipiente de muestra.
Como ocurre con cualquiera de estas técnicas, la precisión de la medición se ve afectada por la precisión de la geometría de la sonda de medición. La precisión de la medición de la varilla de platino puede ser menor que la de los métodos del anillo Dunoy o de la placa William, lo que puede provocar mayores errores en los resultados de la tensión superficial/interfacial. Por lo tanto, el método de la varilla de platino sólo se recomienda cuando los volúmenes de muestra son limitados. El método y los cálculos se basan en los mismos principios que el método de la placa de William.
Respuesta: Huatian Electric Power