一、表面張力

液體的表面一般表現(xiàn)出收縮其表面積的傾向，如呈橢球形的雨滴，毛細(xì)管口的水滴等，這是因?yàn)樵诘荣|(zhì)量的液體的各種形狀中，以球的表面積最小。

液面上（對(duì)于彎曲液面是在液面的切面上）垂直作用于單位長(zhǎng)度上的使其表面積收縮的力稱為表面張力，其單位為N·m^-1（牛頓·米^-1）或mN·m^-1（毫牛頓·米^-1）。

從熱力學(xué)角度看，表面張力的物理意義是在等溫等壓下，增加單位表面積時(shí)吉布斯函數(shù)的增量，又稱為比表面自由能，簡(jiǎn)稱表面自由能，單位為J/m²。

二、影響表面張力的因素

1.物質(zhì)的本性

不同的物質(zhì)具有不同的表面張力，主要是因?yàn)槲镔|(zhì)分子間的作用力不同。對(duì)于非極性的有機(jī)液體，主要是色散力。對(duì)于有氫鍵相互用力的液體，表面張力一般較大。對(duì)于有金屬鍵的液體，表面張力值更大。

2.溫度

一般液體的表面張力隨溫度的升高而下降，即溫度系數(shù)為負(fù)。也有溫度系數(shù)為正的，如銅、鋅等。

大多數(shù)液體物質(zhì)的表面張力隨溫度呈線性下降關(guān)系，一般的線性經(jīng)驗(yàn)公式的最簡(jiǎn)形式是

δ＝δ₀（1-bT）………………………………….（1）

式中δ為表面張力，T為熱力學(xué)溫度，-b為溫度系數(shù)。

3.壓力

一般情況下，液體的表面張力隨氣相壓力的增加而降低。這是因?yàn)闅庀鄩毫Φ脑黾?，?huì)使氣相中物質(zhì)在液體中的溶解度增加，并可能產(chǎn)生吸附，使表面張力下降。

三、圓環(huán)法

圓環(huán)法是將一鉑絲制成的圓環(huán)平置在液面上，然后測(cè)定使環(huán)拉脫表面所需要的力W（圖1），W＝W_總－W_環(huán)，W_總為環(huán)脫離液面時(shí)的大拉力，W_環(huán)為環(huán)的重量。W與表面張力的關(guān)系為

式中，R是環(huán)的平均半徑，F(xiàn)是校正因子。

校正因子F是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，與環(huán)的尺寸、液體的性質(zhì)等因素有關(guān)，通過Zuidema & Waters等式計(jì)算得到：

相應(yīng)的

在GB6541《石油產(chǎn)品油對(duì)水界面張力測(cè)定法》（圓環(huán)法）中

式中，δ為試樣的界面張力，毫牛頓/米

M為膜破時(shí)刻度盤讀數(shù)，毫牛頓/米

      ρ₀為水在25℃時(shí)的密度，克/毫升

      ρ₁為試樣在25℃時(shí)的密度，克/毫升

      F為系數(shù)，按式（6）計(jì)算

P為常數(shù)，按式（7）計(jì)算

為鉑絲的半徑，毫米

為鉑絲環(huán)的平均半徑，毫米

在GB18396-2001《天然膠乳 環(huán)法測(cè)定表面張力》中

式中，δ為膠乳的表面張力，毫牛頓/米

M為膜破時(shí)刻度盤讀數(shù)，毫牛頓/米

      ρ為液體的密度，克/毫升

      F為系數(shù)，按式（8）計(jì)算

P為常數(shù)，按式（9）計(jì)算

r為鉑絲的半徑，毫米

R為鉑絲環(huán)的平均半徑，毫米

四、儀器的工作原理

儀器所采用的工作原理是將高頻感應(yīng)微小位移自動(dòng)平衡測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)用到扭力天平中去，即作用到鉑環(huán)上的力發(fā)生改變時(shí)，與鉑環(huán)所連接的平衡桿在兩個(gè)渦流探頭中產(chǎn)生位移，使兩個(gè)渦流探頭中產(chǎn)生的電感量發(fā)生變化，由此引起差動(dòng)變壓器失去平衡，隨之電路中差動(dòng)放大器的輸入信號(hào)也失去平衡，經(jīng)放大器放大后輸出一個(gè)隨鉑環(huán)受力變化而變化的電信號(hào)，此信號(hào)送到微處理機(jī)中進(jìn)行處理，自動(dòng)計(jì)算出被測(cè)試樣的實(shí)際張力值。