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界面張力儀測量方法與標(biāo)準(zhǔn)

來源:品牌與標(biāo)準(zhǔn)化 瀏覽 342 次 發(fā)布時間:2024-07-05

界面指的是兩相接觸的約幾個分子厚的過渡區(qū),分子間的作用力形成液體的張力,張力值大小能夠反映物理化學(xué)性質(zhì)及其物質(zhì)組成,是相關(guān)行業(yè)考量產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。界面張力儀能夠測量各類液體的表面張力(液-氣相界面)和液體的界面張力(液-液相界面),因此在石油、化工、食品、電力等行業(yè)均有十分廣泛的應(yīng)用。

1概述

1.1測量依據(jù)

測量依據(jù)為JJF 1464-2014《界面張力儀》。

1.2測量標(biāo)準(zhǔn)

F1等標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量砝碼。

1.3測量方法

先將裝置清零,然后按照力值遞增方向逐點施加砝碼,記錄被測儀器的示值,該過程重復(fù)測量三次,計算測量數(shù)據(jù)的算數(shù)平均值作為測量結(jié)果,按照式(1)計算示值誤差。

2數(shù)學(xué)模型及不確定度傳播率

2.1數(shù)學(xué)模型

[q=F-FS]

其中:q——示值誤差;

FS——為根據(jù)質(zhì)量砝碼作用計算的理論張力值;

F——為被測儀器的顯示值。

2.2靈敏系數(shù)

[c1=qF=1],[c2=qFS=-1]

3不確定度的來源

不確定度的來源主要有讀數(shù)分辨力的不確定度、測量重復(fù)性的不確定度和理論張力值的不確定度。

4標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

對一臺界面張力儀進(jìn)行檢測,得到各個測量點的結(jié)果,如表1所示。

4.1測量重復(fù)性的不確定度[u(S1)]

由于測量次數(shù)為3次,因此選用極差法。由表1可知,測量點為20 mN/m時,極差為0.02 mN/m,此時極差系數(shù)為1.69,則:

[u(S1)=0.02/1.69=0.0119]mN/m

4.2讀數(shù)分辨力的不確定度[u(S2)]

讀數(shù)分辨力為0.01 mN/m,則:

[u(S2)=(0.01/2)/1.732=0.00289]mN/m。

4.3理論張力值的不確定度[u(S3)]

理論張力值的計算公式為:

[Fs=m×g2×S]

其中:m——標(biāo)準(zhǔn)砝碼的質(zhì)量;

g——重力加速度,常數(shù);

S——鉑金環(huán)的計算常數(shù),常數(shù)。

數(shù)學(xué)模型:

[u2S3=c23u2m]

靈敏系數(shù):

[c3=g2S]

標(biāo)準(zhǔn)砝碼為F1等,100 mg的最大允許誤差為±0.05 mg,[u(m)=0.05/1.732=0.029]mg,計算得到:

[u(S3)==0.00598]mN/m

5合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度[uc]

[uS2]小于[uS1],合成時只考慮[uS1],且各分量彼此互不相關(guān),則:

[uc=u2S1+u2S3=0.0134]mN/m

6擴(kuò)展不確定度

取[k=2],[U=kuc=0.03]mN/m。

7擴(kuò)展不確定度匯總表

其它各個測量點的評定方法和過程與上述內(nèi)容類似,其中300 mg標(biāo)準(zhǔn)值是利用一個100 mg砝碼與一個200 mg砝碼疊加得到,400 mg標(biāo)準(zhǔn)值是利用兩個200 mg砝碼疊加得到,在這兩個測量點下計算[u(S3)]的時候,應(yīng)將兩個標(biāo)準(zhǔn)砝碼的MPE引入的不確定度先合成一次,然后再利用靈敏系數(shù)計算得到[u(S3)]。經(jīng)過計算得到各個測量點的擴(kuò)展不確定度,如表2所示。

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