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基于威廉米吊片法测定温度对醇类表面张力的影响

来源:山东工业技术 浏览 109 次 发布时间:2023-07-25

表面张力是工业上和日常生活中都非常重要的数据。研究温度对醇类表面张力的影响,选用威廉米吊片法对甲醇、无水乙醇、1-丙醇、1-丁醇、1-戊醇、1-庚醇这六种醇在20°C-60°C的温度范围内进行其表面张力数值的测定,为煤气净化吸收剂的多重选择寻找理论依据。数据表明,这六种醇在20°C-60°C的温度范围,每一种醇的纯液体表面张力都随温度的升高而呈直线下降现象;相同温度下,醇表面张力的大小依次为乙醇<甲醇<1-丙醇<1-丁醇<1-戊醇<1-庚醇;醇类密度随温度的变化趋势和醇类表面张力随温度变化趋势相同。

威廉米吊片法测定表面张力时,将一个薄片如铂金片、云母片或毛玻璃片等悬挂于液体之上,使其刚好与液面接触。此时薄片受到液体的表面张力,受力不平衡,为维持原本的位置,就必须施加一个向上的拉力P,此力与表面张力大小相同、方向相反。可以由下式计算表面张力γ:

式中,P为测定的拉力,用扭力丝测定;l为片长,以厘米为单位;d为片厚,以厘米为单位;θ为接触角(约90°)。


此公式也可以测定表面张力的近似值:由于吊片很薄,厚度可以忽略不计,而且接触角θ认为绝对等于90°,则cosθ=1,所以上式又可写为:


结论


本实验所测的试剂为六种分析纯的伯醇:甲醇,乙醇,1-丙醇,1-丁醇,1-戊醇,1-庚醇。对此六种试剂不同温度下的表面张力值的测定和分析,可以得出以下结论:


(1)纯液体醇的表面张力随温度变化,试验中每一种醇表面张力测定值都随温度的升高而呈直线下降趋势(在拟合的曲线中,直接表述为直线的斜率k)。


由于不同液态醇类的液态性质不同,其表面张力变化的程度如下表:

(k值表示表面张力随着温度变化的剧烈程度,ΔγS表示某温度区间表面张力的最大差异值)


(2)相同温度下,醇表面张力的大小为:乙醇<甲醇<1-丙醇<1-丁醇<1-戊醇<1-庚醇;


(3)醇系列的密度曲线及其表面张力曲线有十分相似的变化趋势,表明醇类的表面张力值与其密度值有很大的相关性。