دستگاه موجود در آزمایشگاه مرکزی دانشگاه لرستان ساخت شرکت ایرانی فناوری ازدیاد برداشت فارس می باشد که قادر است کشش سطحی مایعات و همچنین زاویه تماس بین مایعات و سطوح جامد را اندازه گیری کند.

تعریف کشش سطحی:

نیروی چسبندگی بین مولکول‌های مایع مسئول پدیده ای است که به نام کشش سطحی می‌شناسیم. مولکول‌هایی که درون حجم مایع هستند، از تمام اطراف با ملکولهای مشابه احاطه شده و نیازی نیست که محکم به هم بچسبند اما مولکولهای واقع در سطح آب، مولکولهایی مشابه در تمامی اطراف خود ندارند و در نتیجه به مولکولهای دیگر واقع در سطح، بسیار محکم تر جذب می شوند. این پدیده یک فیلم سطحی (یک ورقه کشسان) ایجاد می کند که حرکت اجسام بر سطح آب را مشکل تر از حرکت در حالت غوطه ور می نماید.

کشش سطحی بر حسب دین بر سانتی متر dynes/cm محاسبه می شود، یعنی نیروی لازم بر حسب دین برای پاره کردن فیلمی از آب به طول ١ سانتی متر. هم چنین می‌توان آنرا بر حسب انرژی سطحی بر حسب ارگ erg بر حسب سانتی متر مربع اندازه گیری کرد.  در فیزیک معمولاً آن را با γ نشان می دهند.

اندازه گیری کشش سطحی:

دستگاه موجود در آزمایشگاه مرکزی دانشگاه لرستان از روش قطره آویزان برای اندازه گیری کشش سطحی مایعات استفاده می کند.

فرض کنید مایع به صورت خیلی آهسته ای از مجرایی به شعاع داخلی r بیرون می آید. با گذشت زمان مایع در پایین مجرا جمع شده و قطره ای تشکیل می شود که در طول زمان بزرگ می شود. به این قطره نیروهایی وارد می شود. یکی از این نیروها، نیروی گرانش است، اما به دلیل جاذبۀ قطره با لبۀ مجرا قطره معلق مانده و سقوط نمی کند. این نیرو بر حسب کشش سطحی قابل محاسبه است. اگر زاویۀ لبۀ قطره با مجرا را α فرض کنیم، این نیرو برابر است:

 F = Lγsin(α)

که L=2πr محیط مجراست. از طرفی این نیرو وزن قطره را خنثی می کند. لذا در صورتیکه حجم قطره V باشد، رابطۀ زیر را بین کشش سطحی و حجم قطره خواهیم داشت:

پس با اندازه گیری حجم قطره V و زاویهα می توان کشش سطحیγ را تعیین کرد.

در دستگاه موجود در آزمایشگاه سیال از طریق یک پمپ وارد یک لوله باریک شده و آویزان می شود. با یک سیستم عکسبرداری هوشمند از قطره تصویر برداری شده و اندازه قطره و حجم و همچنین زاویۀ لبۀ قطره با مجرا  تخمین زده می شود. و بر ایا اساس کشش سطحی مایع محاسبه می شود. دستگاه این قابلیت را دارد که بتوان تا دمای تا 150 درجه سانتیگراد و فشار تا 400 بار کشش سطحی را اندازه گیری کرد. سایر مشخصات در زیر آمده است.

 

اندازه گیری زاویه تماس:

زاویه ‌تماس  به زاویه‌ای گفته می‌شود که آخرین لبه یک مایع  با سطح زیرین خود ایجاد می‌کند. هر چه این زاویه  (θ) بزرگتر باشد سطح آبران تر است و قطره شکل کروی تری بخود می گیرد.

یک قطره از مایع بر روی سطح گذاشته شده و تصویری از آن تهیه می شود و زاویه تماس از روی تصویر و یا کمک یک نرم افزار پردازشگر تخمین زده می شود.

 

 

کاربرد:

این دستگاه به طور کلی برای مطالعه پدیده‌های سطحی مورد استفاده قرار می گیرد. از کاربردهای این دستگاه، می توان به  شیمی و زیست ‌شناسی سلول، مطالعات استخراج نفت، صنایع رنگ، جوهر و چسب، شیمی سطح، فرآیند جداسازی مواد با روش فلوتاسیون، آب گریزی منسوجات و موارد مشابه اشاره کرد.