[发明专利]一种利用孔板双液面测量液体表面张力的支架及测量方法

权利要求书

1.一种利用孔板双液面测量液体表面张力的支架，其特征在于：支架包括：上孔板和π型底座两部分；其中，上孔板中央下方伸出一段圆柱管，圆柱管中心的通孔贯通整个上孔板，测量表面张力时孔内盛满被测液体，并在孔上方和下方形成自由液面。

2.如权利要求1所述的一种利用孔板双液面测量液体表面张力的支架，其特征在于：为保持液滴位置稳定，小孔截面形貌选用以下四种孔型中的一种：圆柱直孔型、圆柱阶梯孔型、上段为圆锥下段为圆柱的孔型、上段为球面下段为圆柱的孔型。对于圆柱直孔型的孔，其孔径为1～3mm，深度4～16mm；对于圆柱阶梯孔、上段为圆锥下段为圆柱的孔、上段为球面下段为圆柱的三种孔，其上段孔的上边缘直径3～10mm，深1～3mm，下段圆柱孔直径为1～3mm，深度4～16mm，且上段孔的上边缘直径应大于下段圆柱孔直径，上孔板的上表面与其下方的圆柱孔的下表面相平行。

3.如权利要求1所述的一种利用孔板双液面测量液体表面张力的支架，其特征在于：π型底座由一块水平平板和两块相互平行的竖直平板固定连接构成，用于支撑上孔板，并承接可能下落的被测液滴。其竖直平板的高度大于上孔板的下方圆柱管长度2～6mm。

4.利用如权利要求1-3任一所述的支架测量液体表面张力的方法，其特征在于：测试时，将上孔板水平置于π型底座上方，然后将液滴滴落在上孔板的孔上方，待液滴进入小孔并在孔上下形成两个中心对称的自由液面后，采用CCD从侧面将上下两个自由液面同时记录在同一个画面中；数据处理时，分别对上下两个液面的轮廓线进行拟合，获得上液面轮廓线的顶部半径R₁，下液面轮廓线的顶部半径R₂，以及两液面轮廓线顶点的高度差H，采用公式计算得到液体表面张力γ：

$\mathrm{\γ}=\frac{\mathrm{\ρ}gH}{2(\frac{1}{R_2}-\frac{1}{R_1})}---\left(1\right)$

其中，ρ为被测液体的密度，g为当地重力加速度；

高温测量时，将上孔板水平置于π型底座上方，然后将待熔被测固体颗粒置于小孔正上方周边，靠近孔口，以便升温后形成上下双液面；升温使固体融化，待其融化形成液体后进入小孔并在孔上下形成两个中心对称的自由液面，然后采用CCD从侧面将上下两个自由液面同时记录在同一个画面中；数据处理时，分别对上下两个液面的轮廓线进行拟合，获得上液面轮廓线的顶部半径R₁，下液面轮廓线的顶部半径R₂，以及两液面轮廓线顶点的高度差H，最后采用公式(1)计算得到液体表面张力γ。