通过面积扰动测试准确定量平衡表面张力值

这些方案可整合到张力测量方案中。例如，可用于测量水相与油相之间的平衡界面张力。本视频中的两种方案均可用于获得稳定且可靠的平衡表面张力数值。

这些数值可在测试其对面积扰动的稳定性后确定。首先，按照文本方案中所述准备张力计和样品。然后，根据估计的表面张力值选择一个倒置的不锈钢针头，并将其安装在分配装置的尖端。

接下来，将40毫升液体样品加入石英池中。将石英池放置在样品台上。调节倒置针的高度，使针尖位于液面下方至少20毫米处。

通过浸没的倒置针头注入一毫升空气，以去除可能存在于注射器尖端的杂质，并提高气/液界面的表面化学纯度。然后，实验测定初始气泡体积。将计算出的初始气泡体积推出，以在倒置注射器的尖端形成一个气泡。

确保气泡处于流体静力平衡状态，即气泡不发生移动。根据针尖处所形成气泡的形状测定动态表面张力。每隔一秒，基于拉普拉斯-杨方程的轴对称液滴形状分析法计算表面张力。

将气泡的实际形状与计算得到的形状进行比较。如果两种形状重合，则表明平衡状态下的拉普拉斯-杨方程成立。当气泡停止运动且表面张力不再变化时，这一推论完全成立。

测量表面张力随时间的变化，直至达到第一个稳态表面张力。稳态表面张力定义为：在连续多次动态表面张力测量中，表面张力的变化小于1毫牛顿每米或小于5%时所对应的数值平台。当达到稳态表面张力时，记录气泡体积和表面积。

然后，通过移除一微升空气减小气泡体积，并记录新的气泡体积和面积。继续测量动态表面张力，直至其达到第二个稳态表面张力。接着，注入一微升空气以扩大气泡体积，使体积和面积恢复至接近初始值。

持续测量动态表面张力值，直至达到第三个稳定状态的表面张力。如果这三个稳定状态的表面张力值之间的差异小于1毫牛顿每米，或小于5%，则将其平均值定义为平衡表面张力。将装有样品的样品杯放入旋转滴张力仪的旋转腔室内，然后以500转每分钟的速度旋转样品管。

这可以防止注入的气泡向上移动或附着在管壁上。接下来，向注射器中吸入两微升空气。将注射器针头穿过密封旋转管的橡胶隔垫，插入旋转管中，并注入一个两微升的空气泡。

增加样品管的旋转频率，使气泡在增强的离心力作用下向旋转轴靠近并发生更明显的变形。继续提高转速，直至气泡水平方向的长度与其在气泡中部半径的比值达到8或更大。然后调节测量室的倾斜角度，使样品管处于水平位置。

这将防止气泡移动，并有助于实现拉普拉斯-杨方程及所用算法中假设的轴对称形状的陀螺静态平衡。现在，以每秒一次的间隔测量并记录动态表面张力值。在固定转速下持续旋转，直至表面张力达到稳态值。

同时记录气泡的体积和表面积。记录后，改变转速至第二个转速值，以改变表面积。当在新的转速下达到第二个稳态值时，在固定转速下测量动态表面张力。

此时，还需记录气泡的新体积和表面积。接下来，调节旋转频率，使其接近初始值。在此固定的旋转频率下测量动态表面张力值，直至达到第三个稳态值。

再次记录气泡的体积和面积。采用新生气泡法，测定了5 mM的Triton X-100溶液相对于空气的稳态表面张力值。该浓度高于该表面活性剂在水中的临界胶束浓度。

气泡形成后约20秒，获得31.5毫牛顿/米的稳态表面张力。约25秒后，气泡的体积和表面积减小，动态表面张力在1秒内降至31，随后又回升至31.5，标志着第二个稳态表面张力值。约50秒后，气泡的体积和表面积突然增大，动态表面张力变化很小，因此第三个稳态表面张力值也被确定为31.5毫牛顿/米。

三个SST值均相同，因此确定平衡表面张力为31.5毫牛顿/米。采用旋转滴法测得稳态表面张力一为30.9毫牛顿/米，稳态表面张力二为30.6，稳态表面张力三及平衡表面张力为30.8。在测量5毫摩尔的Triton X-100时，这两种方法在平衡表面张力数值上存在2.2%的差异。

这可能是由于某些系统误差所致。对于新兴的气泡法，最重要的是保持接近流体静力平衡的条件。对于旋转气泡法，务必使用正确的方程。

本视频中描述的方法也可用于测定水相与油相之间的平衡界面张力值。这些方法为计算表面活性剂在气-水界面达到平衡时的吸附量提供了更为可靠的方式。此外，该方法还可用于确定表面活性剂在溶液中形成胶束的聚集程度，即胶束化过程。