表面张力测定数据的模型拟合及MATLAB处理.pdf

第30卷 第4期 大 学 化 学 Vol.30 No.4

2015年8月 UNIVERSITY CHEMISTRY Aug.2015

doi:10.3866/ pku.DXH

表面张力测定数据的模型拟合及MATLAB处理*

成忠 张立庆

(浙江科技学院生物与化学工程学院 浙江杭州310023)

摘要 借助MATLAB工程计算平台,通过程序设计完成了“正丁醇水溶液表面张力的测定”应用软件的

开发。 在完成录入压差实验数据后,不仅可以自动计算和填入溶液的表面张力,还能够实现溶液表面张力与

浓度定量关系的希斯科夫斯基经验方程(Szyszkowski℉s equation)中待估参数的求解,并用以求导供给吉布斯

公式计算溶液的吸附量,进而推算溶液饱和吸附量和正丁醇分子的截面积。 软件的操作过程简便、直观、高

效,避免了人工数据处理、绘图的烦琐和人为误差,可提高实验结果的准确性和重现性。

关键词 表面张力 最大泡压法 Gibbs吸附等温方程 模型拟合 MATLAB

中图分类号 O6;G64

Surface Tension Data Fitting with MATLAB*

Cheng Zhong Zhang Liqing

(Schoolof Biological and ChemicalEngineering,Zhejiang University of Science and Technology,Hangzhou310023,Zhejiang,China)

Abstract This paper introduces thedatafittingmethodfor determinationof the surfacetensionof n-butanol so-

lution,and a softwareprogramwasdevelopedwith MATLABfor themodelfitting. Withthis software it isconvenient

to obtain the equationdescribingtherelationshipbetweenthesurfacetension (σ)andtheconcentration (c)ofn-bu-

tanol based on the Szyszkowski model. The surface excess (Γ) can be calculated subsequently,and the saturation

surface excess (Γ ) and cross section area of n-butanol solution can be obtained by extrapolation.

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Key Words Surface tension;Maximum bubble pressure method;Gibbs adsorption isotherm;Model fitting;

MATLAB

1 表面张力测定原理

表面张力是流体的重要物性数据,与诸多工业领域应用联系密切,如化工传质分离、食品药品加工、

矿物浮选、制冷工程等,但表面张力无法直接通过热力学微分关系式从状态方程导出,精确可靠的表面

张力数据只能通过实验精密测量得到,常用方法包括毛细管上升法、最大气泡压力法、挂环法、滴体积法

[1]

等静力学法和震荡射流法、毛细管波法等动力学法 。

由于最大气泡压力法的器材易得,且易于学生理解表面张力的原理,因而一直