Патент ссср 282737

 

Оо!оа Советокиа

Социалиотичвокиа

Рвооублиа

K АВТОРСКОМУ СВЙДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства ¹â€”

Заявлено 18.!7.1969 (!! 1330456/26-25) с присоединением заявки №вЂ”

Приоритет

Опубликовано 28.1Х.1970. Б!оллетснь № 30

Дата опубликования описания 14.XII.1970

Кл. 42l, 13/03

МПК, G 01п 13/00

УДК 532.137(088.8) Ко!китет оо лелем иаобретеиий и открытий ори Совете Мииистров

GGCP

Авторы изобретения

В. Г. Бурачек, С. П. Парняков, Т. H. Смирнова и В.

Зат!витель

Завод «Арсенал» им. В. И. Ленина

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРАЕВОГО УГЛА СМАЧИВАНИЯ

Изобретение относится к измерению физических характеристик систем жидкость — твердое тело, в частности к измерению краевого угла смачивания.

Известен способ измерения краевого угла смачивания, основанный на фотографировании капли исследуемой жидкости или проектировании ее на экран с последующим измерением высоты и радиуса капли и расчетом по этим данным краевого угла.

Предлагаемый способ позволяет повысить точность измерений и упростить методику анализа за счет определения краевого угла по величине глубины мениска, образованного исследуемой жидкостью, находящейся в кювете.

Способ основывается на измерении оптической картины, которая образуется при прохождении параллельного пучка света через искривленную па границе с твердым телом поверхность жидкости.

Структура оптической картины определяется кривизной и глубиной жидкостного мениска. Между глубиной мениска и краевым углом существует однозначная функциональная зависимость, которая позволяет определить краевой угол по измеренному зпачсшпо глубины дениска.

I1а фпг. 1 изображена схема установки для э!(сперJ!мси Гс1лы10ГО oil p(äcëñ1! !!я угл (! смачи вания жидкости; а фпг, 2 — кювета, в сечении: а — заполненная исследуемой жидкостью в плоскости, параллельной торцу кюветы, и ход основных лучей, образующих оптическую картину; б — форма мениска кпдкости для

5 широкой кюветы в плоскости, параллельной торцу кюветы; в — сечение мениска слабо смачивающей жидкости, помещенной в узкую кюг:ету.

Принципиальная возможность измерения

10 глубины мениска по оптической картине заключается в следующем.

Оптическая картина, образуемая искривленной поверхностью >кидкосг!!, представляет собой систему темных и светлых полос. Все лучи, 15 идущие выше луча а (см. фиг. 2,а), проходят через обе степки кюветы, не меняя своего направления. Лучи, идущие ниже луча а (напри,ер, луч б), испытывают отклоняющее действие искривленной поверхности жидкости, в

20 результате чего образуется верхний край темной полосы. Все лучи, идущие ниже луча в, проходят кювету, не мсняя направления, а лучи, падающие на поверхность раздела жидкость — газ выше точки А, испытывают полное

25 внутре!шее отражение прп переходе из более плотной среды в менее плотную. Полное внутреппсс отражение имеет место па некотором !с! с ке А Б а!е!10 с!<а жидкости. Таким оора зом формируется оптическая картина, по кото30 рой производится определение краевого угла., 282737

Для вычисления на основании измеренной глубины мениска величины краевого угла предлага1отся следующие соотношения.

Когда кювета достаточно широкая, так как мениск имеет горизонтальный плоский учасгок (см. фиг. 2,6), для определения краевого угла используется следующее соотношение (Ландау и Лифшиц «Механика сплошных сред»):

Д2

О = lrc sill 1

g2 где 0 — краевой угол;

h — измеренная глубина меииска; а — капиллярная постоянная данного вещества.

В свою очередь (2) где а — коэффициент поверхностного натяжения на границе раздела ?кидКОСТЬ вЂ” В ОЗДУХ; р — плотность жидкости;

g — ускорение силы тяжести.

Для величин а и р существуют достаточно точные табличные значения. Как видно, в этом случае на глубину мениска не влияет ширина кюветы.

В случае слабо искривленной поверхности, когда краевой угол заведомо больше 45 (см. фиг. 2,в), можно использовать следующее соотношение между углом смачивания О н глубиной мениска h:

O = arctg th где 1 — ширина кюветы;

th — гиперболический тангенс; остальные обозначения совпадают с обозначениями, принятыми в формуле (1).

На фиг. 1 приведена схема экспериментальной установки.

Она содер?кнт исто нн1к 1 света, светофильтр 2, конденсор 3, кювету 4 с исследуемой

?кидкостью на отгорнзонтнрованном столике 5 и измерительный микроскоп 6 с окуляр-микрометром 7.

Способ определения краевого угла 0 заключается в следующем, 10 Конденсор, кювета с исследуемой жидкостью и измерительный микроскоп горнзонтируются. Измерительный микроскоп фокусируется на верхний край верхней темной полосы, н по отсчетной шкале окуляр-микрометра снимается отсчет. Затем производится фокусировка на ни?кний край нижней темной полосы и снова снимается отсчет. Разность между двумя отсчетами равна глубине мениска h.

2р Из таблиц берется значение капнллярной постоянной а для данной ?K.IäêoñòII либо рассчитывается по формуле (2), н с помощью одной из расчетных формул (1) или (3) производится расчет краевого угла О.

Предмет изобретения

1. Способ определения краевого угла смачиЗ11 валия, отлича ощийся тем, что, с целью повышения точности измерений и упрощения методики анализа, исследуемую ?кидкость заливают в кювету и определяют глубину мениска

?кидкости, по величине которой судят о крае35 вом угле смачивания.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что измерение глубины мениска производят путем просвечивания жидкости в районе мениска го4р ризонтальньп1 пучком световых лучей с последующим замером суммарной ширины темных полос оптической картины, наблюдаемой со стороны, противоположной подсветке.

282737

9 иа 1

Фиг.З

Составитель 8. В. Манусов

Тсхрсд Л. Я. Левина

Редактор Н. Старостина

Корректор О. С. Зайцева

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 3578!13 Тираж 480 Подписное

Ц1-1ИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров ССС1

Москва, 4(-35, Раушская наб., д. 4)5