присутністю в нафтах і їх фракціях деяких полярних сполук (кисневих, сірчистих і азотовмісних) [1]. Поверхневий натяг нафтових рідин залежить від багатьох факторів, найважливішими з яких є: температура, тиск, хімічний склад рідини, а також дотичних з нею фаз.
1.5.1 Метод кільця
Це класичний метод для визначення поверхневого/міжфазного натягу, який заснований на вимірюванні максимального зусилля (F) для відриву кільця з відомою геометрією (довжиною змочування, L), зробленого з добре змочується матеріалу (кут змочування?= 0 °). При підйомі кільця рідина прагне стекти з нього, що призводить до поступового стоншення плівки рідини й відриву кільця.
Сила міжфазного натягу розраховується на основі різниці між максимальним зусиллям (F max), прикладеним для відриву кільця, і силою гідростатичного стовпа рідини під кільцем (F v). Дані для останньої величини можуть бути взяті з спеціальних таблиць (Харкінс-Джордана) або розраховані на основі різниці щільності фаз, геометричних даних кільця і ??висоти підняття тонкого шару рідини. Крайовий кут між рідиною і стандартним кільцем дорівнює нулю для більшості загальновідомих рідин (за винятком ртуті).
Рис. 13. Метод кільця
Сучасні методи аналізу показали, що максимальне навантаження на ваги (максимальний натяг) фіксується в момент, коли крайовий кут змочування дорівнює 0 °, при цьому під кільцем утворюється тонка плівка рідини. У момент відриву кільця плівка рідини стоншується, і поверхневе/міжфазне натяг вже не максимально.
Сучасні тензіометри за методом кільця дозволяють кілька разів розтягнути/стиснути тонкий шар плівки без обриву і, на основі декількох вимірювань, розрахувати середнє значення (метод тонкої плівки). У цьому випадку може бути зафіксована зміна поверхневого натягу в часі. Так як під час вимірювання відбуваються невеликі зміни площі поверхні, то метод також називають псевдостатіческім (частково статичним).
У явному вигляді метод відриву кільця можна спостерігати в аналоговому тензіометрами K6. У сучасних цифрових тензіометрами (крім тензіометра K20S) метод відриву кільця залишений більше для порівняння, ніж для досліджень. В основі сучасних тензіометрами серії K (K20, K11, K100) лежать цифрові ваги, які дозволяють відчувати найменша зміна ваги.
Основний недолік методу кільця дью Нуї - необхідність вводити поправки на прикладається силу через додаткової ваги рідини під кільцем. Вага рідини під кільцем необхідно відняти з максимально виміряної сили, щоб отримати дійсну силу, прикладається до кільця для його відриву від поверхні. Крім ваги рідини під кільцем необхідно враховувати, різницю зовнішнього і внутрішнього діаметра кільця. Максимальне навантаження, при якій кут змочування дорівнює 0 °, досягається по-різному для внутрішньої та зовнішньої сторони кільця.
1.5.2 Метод Ребіндера-Вейлера
Метод Ребіндера-Вейлера або метод визначення максимального тиску в бульбашці виконується наступним чином [7]: в досліджувану рідину 1, що знаходиться в посудині (рис. 14), вертикально опускається капілярна трубка 2, вузький кінець якої діаметром не більше 0,5 мм стосується меніска досліджуваної рідини. Іншим кінцем ця трубка повідомляється з атмосферним повітрям, тому всередині капіляра підтримується атмосферний тиск р о.
Рис. 14. Метод Ребіндера-Вейлера
Тиск р над досліджуваною рідиною поступово зменшують за допомогою водяного насоса. Різниця тисків (р о? Р) прагнути видути пухирець повітря з капіляра в рідину, але цьому протидіє додатковий тиск
? р=2?/r
створюване силами поверхневого натягу рідини в образующемся бульбашці радіуса r і спрямоване до центру бульбашки.
Нарешті, при деякій різниці тисків (р о? р) з капілярної трубки видувається в рідину повітряний пухирець. Різниця тисків (р о? Р), максимальна в цей момент, вимірюється U-подібним манометром і дорівнює? Gh, де? ? щільність рідини в манометрі, h? різниця її рівнів.
Таким чином, у момент видування бульбашки має місце рівність:
? gh=2?/r
Тут невідомий радіус r видуває бульбашки, виміряти який вкрай важко. Тому вдаються до використання еталонної рідини, коефіцієнт поверхневого натягу? o якої відомий і близький до коефіцієнту поверхневого натягу? досліджуваної рідини. При цьому вважають, що радіуси бульбашок, видуває з одного і того ж капіляра в обох випадках будуть однакові.
Тепер замість досліджуваної рідини в посудину наливають еталонну рідину і вимірюють по манометру максимальну різницю рівнів ho, при якій бульбашка повітря видувається в еталонній рідини і виконується рівність:
