用变颈法研究熔盐的密度和表面张力

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1994.01.019 第16卷第1期 北京科技大学学报 Vol.16 No.1 1994年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.1994 用变颈法研究熔盐的密度和表面张力* 蔡文娟)胡建虹》孙辰龄)夏玉华)周国治) )北京科技大学化学系，北京1000832)北京科技大学成人救育学院，北京10083 摘要用变颈法对KCI-NC熔盐体系的密度和表面张力进行了测定，为简化计算，对原式作了 变换·密度的测量结果与公认值非常接近；因缺乏精确的接触角数据，故合理地假定接触角等于 零（即0=0），因此只得到表面张力的估算值· 关键词熔盐，密度，表面张力/变颈法 中图分类号0645.4 Study of Density and Surface Tension of Molten Salt by Using Differential Neck Method Cai Wenjuan Hu Jianhong)Sun Chenling?)Xia Yuhua)Zhou Guozhi) 1)Department of Chemistry.USTB.Beijing 100083,PRC 2)Adult Education College,USTB ABSTRACT Density and surface tension of molten binary salt KCl-NaCl system has been mesured by using a new method-Differential Neck Method.The results of measurement of den- sity agree with the accepted values very well.The results of measurement of surface tension is estimated,assuming the contact angle is equal to zero (i.e 0=0). KEY WORDS molten salts,density,surface tension/differential neck method 液体密度的测定方法有多种，其中按Archimedean原理建立起来的方法对高温熔体是非 常有效的·为了对表面张力进行修正，以及减少以至消除其对计算结果的影响，相继地提出 了各种方法”.我们曾提出了一种测量液体密度的新方法一变颈法.虽然它在测量过程 沉锤受力分析中含有表面张力的因素，但密度计算公式中却不涉及表面张力，因此它不仅方 法新颖，且准确度较高、操作简便，这已得到低温液体测量结果的检验.另外应用同次测 量的数据还可计算液体的表面张力值， 1原理及公式变换 1.1测量原理 199奶-2-29收稿第一作者获文娟女56岁教授 ◆国家自然科学基金资助课题

第 16 卷 第 1 期 1 9 94 年 2 月 北 京 科 技 大 学 学 报 oJ u m a l o f U in vesr iyt o f S d en ce a nd T eC h n o fo gy eB ij l n g V o l . 16 N o . 1 I 功 . 1 9 9 4 用 变颈法研究熔盐的密度和 表面 张力 ` 蔡文 娟 ’ ) 胡建 虹 ’ ) 孙辰 龄 2) 夏 玉 华 ’ ) 周 国 治 ’ ) l) 北京科技大 学化学 系 , 北 京 10 以)83 2) 北京 科技大学成人教育学院 , 北京 l侧犯3 摘要 用 变颈法 对 K C I一 卜恤O 熔盐体系的密度和 表面张力进行 了测定 . 为简化计算 , 对原 式作 了 变换 . 密度的测 量结果与 公认 值非常接近 ; 因缺乏 精确的接触角数据 , 故合理地假定 接触 角等于 零 (即 0 二 0) , 因 此只 得到表面 张力 的估算值 . 关键 词 熔盐 , 密度 , 表面 张力 / 变颈 法 中图分类号 O 麟5 . 4 S t u d y o f E兄ns ity a dn S u r af ce l ’e ns i o n o f M o lte n aS lt 勿 sU ign 顶fe re nt i a l N 亡e k M e t ho d aC i Wenj u a n ’ ) 枷 翔 n h on 夕’ ) uS n hC o li叩 ’ ) iX a uY h u a ’ ) hZ 似 uG oz h i ’ ) l) 众p alt ~ t o f C为eln i st 尽 , U S T B , eB i j ing 10 以犯3 , RP C Z ) dA ul t E d u c a t i o n 伪l e 罗 , U S犯 A BS T R A C T E地n s ity a n d s u ir h ce t e n s i o n o f mo lt e n b i n a ry s a lt K CI 一 N 豆CI ysS t e m h as b 笼 n In 巴 u 代过 b y us in g a ne w n 坦 t h o d一D in 七ren t i a l N C k M et h o d . r l l l C It s ul ts o f T l l e l t s u lts o f n 笠冠 s u n , 生 r 幻 t o f d e n - s l yt a g l℃ e se b r n a l以1 俪 th t h e a a 芜 P det v a l u se v e yr 认吧 1 . n 丫a s u n派刀唱 n t o f s u ir 五优 l e n s i o n is , aS ~ 9 ht e co n at ct an gl e 15 eq ua l ot z eor i( . e o 二 0) K E Y WO R 】万 mo lt en s a lst , d e ns i yt , s u ir h ce et ns i o n / d 溉enr it a l n eC k n r t h o d 液 体密度 的测定 方法 有多 种 , 其 中按 A I’C h im ed 服n 原理建 立起 来 的方法 对高 温 熔体是 非 常有 效 的 . 为 了对表面 张力 进行修 正 , 以及 减少 以 至消除其对计 算结 果 的影 响 , 相 继地提 出 了 各 种方 法 [ ’ ] . 我们 曾提 出了一种 测量 液体 密度 的新 方法 — 变 颈法 【’ ] . 虽 然 它 在 测量 过 程 沉锤 受力分 析 中含有 表 面张力 的 因 素 , 但密 度计算公 式 中却 不涉 及表 面张力 , 因 此 它不仅方 法新 颖 , 且准 确度较 高 、 操作 简便 , 这 已得 到低 温液体 测量 结果 的 检验 「’ ] . 另外 应 用 同次测 量 的数据 还可计算液 体 的表 面张力 值 . 1 原 理及公式变换 1 . 1 测量 原理 l卯3 一 02 一 29 收 稿 第一作 者 蔡文 娟 女 56 岁 教 授 * 国 家 自然科学基金资助 课题 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1994. 01. 019

.90 北京科技大学学报 1994年No.1 本法所设计的特殊形式的沉锤，如图1所示.在锤所处的环境气氛（一般为空气）下，将其 浸入待测液中，使液面分别处于锤的粗颈位置A和细颈位置 B进行称量，并分析锤（包括吊丝）的受力(5种力)平衡： mg+ndocos0-mag+Vapg+(VT-Vp'g (1) mg+πd cos一mag+Vapg+(Vr-Va)pg (1) 锤未浸入待测液中称量时的受力平衡为： mg-Vrp"g+m'g (3) 将它们联立求解得密度p和表面张力σ计算式： o(madn-md)-m"(dn-d Vadn-Vade (4) o=_9。·m。-m'W-m(y。-V) 元cos0 Vada-VadB (5) 图1沉锤系统图 式中：m为沉锤的质量；g为重力加速度；da、d.分别为沉 1-昂系2-配重3-上颈 锤的粗颈和细颈的直径；为沉锤材料与被测液的接触角； 4-锤体5一下颈6一锤尾 Fig.1 Schetch of bob system mA、m分别为沉锤浸入人液体中位于A处或B处称量时天平的 读数；V、V。分别为沉锤的A、B两处以下的体积；V,为沉锤和吊丝的总体积；p为环境 气氛的密度（上标表示环境）；m为沉锤和吊丝在环境气氛下称量时天平的读数；p、σ为待 测液的密度和表面张力· 应用(4)、(5)式时，尚需对下述两问题作处理· 1.2关于V、V的标定及公式的变换 V、V。值需用已知密度的液体（称标准液，符号为S)进行标定。简便的方法是：将(4）、 (5)式（或(1）、(2)、(3)式)在室温T。下分别应用于标准液和待测液，两者结合后消去 VAV。.经整理，从而得到不含VA、Vg的p和σ的计算式： 效会会 (6) n(MAT,Man-Mar M)+(M,d-Mar.da )o (7) πcos6/g·[MAr.da-MBd] 式中：Ma,=m-mA,Mg,=m-ma,Mn=m°-m，Mi=m-m. (6)和(7)式就是T温度下的变颈法测定密度和表面张力的计算式，式中各量均取T下 的值 1.3关于锤的高温膨胀修正及公式的变换 若在T温度下对熔体的p和σ进行测定，并考虑到沉锤的线膨胀系数α和体膨胀系数B, 则(4)式变为： p,=【m,mdm(d】l+p片 (4) (VBd-V,d。)[1+x(T-T)]I+f(T-T】 将(4)式应用于T。温度下的标准液并与(4)式结合可得：

北 京 科 技 大 学 学 报 1哭岭 年 N O . 1 本法 所设计的特殊形式 的沉 锤 , 如 图 l 所示 . 在锤所处的环境气 氛 ( 一般为空气 ) 下 , 将其 浸人 待测 液 中 , 使液面分 别处于锤 的粗颈 位 置 A 和 细颈 位置 B 进行 称量 , 并分 析锤 (包 括 吊丝 ) 的受力 ( 5 种力 ) 平 衡 : m g + “ d ^ “ co s 口一 m刃 + V^ 户g + (岭 一 咐p a g ( l ) 从g + “ da “ co s o 一 m B g + 坑p g + (岭 一 坑 ) p “ g ( l ) 锤 未浸人待 测液 中称量 时的受 力平 衡 为: m 夕一 片 p a g + 阴 a g ( 3 ) 将 它们 联立 求解 得密 度 p 和表 面 张力 6 计算 式 【’ :l 、尸. J 、少. 曰 4气 了.、了`气、 P = 伽ds^ 一 。 脚启一 爪 ` ( d 。 一 d启 下切 人 一 F人凡 + P g 兀 co S O (m ^ Va 一 , B l仪)一 m “ (珠 一 F人) 叼 A 一 珠心 式 中 : m 为沉 锤 的质量 ; g 为重力 加 速 度 ; d^ 、 d B 分 别 为 沉 锤的粗 颈 和细颈 的直 径 ; 0 为 沉 锤 材 料 与 被 测 液 的接 触角 ; m A、 m B 分别 为沉锤浸人 液体 中位于 A 处或 B处称量 时 天平的 图 1 沉锤 系统 图 1 一 昂系 2一 配重 3一上 颈 4 一 锤体 5 一 下颈 6一 锤尾 瑰 . 1 5由曰山 of h 角 s州吻 l 读 数 ; 玖 、 坑 分 别 为沉 锤 的 A 、 B 两处 以下 的 体 积 ; 岭 为沉锤 和 吊丝 的 总体 积 ; p a 为环 境 气氛 的密 度 (上标 a 表示 环境 ) ; , “ 为沉锤 和 吊丝在环 境气 氛下 称量 时天平 的读 数 ; p 、 6 为待 测 液 的密 度和 表 面张力 . 应用 ( 4) 、 ( 5) 式 时 , 尚需 对 下述 两问题 作处理 . 1 . 2 关 于 V^ 、 坑 的标定 及公式的变 换 V^ 、 坑 值 需用 已知 密度 的液体 ( 称标准 液 , 符号为 )S 进行标定 。 简便 的方法是 : 将 ( 4) 、 ( 5) 式 ( 或 ( l) 、 ( 2) 、 ( 3) 式 ) 在 室温 0T 下 分别 应用 于标 准液和 待 测液 , 两者 结合后 消 去 V^ 、 Vs . 经 整理 , 从 而得 到不含 V^ 、 坑 的p 和 a 的计算 式 : 、1 1 `U7 、户. 汀 .2、了、 P OT = M A : , 。 d B 一 M B , ; d^ M之 : ; d B 一 M言 ; d^ 伽飞一 城)+P 头 一<s g 一月J 口O J 兀 (M A : 。 嶙 二 一 M B ; 兀 以〕S 几 ) + ( M A ; d B 一 M 。 0T 么 ) 二 。 s co s e s /口 · [M之 : 。 d 。 一 M言; d^ ] 式 中: M 、 二 = m “ 一 。 A , M B : 。 = m a 一 爪。 , M 之 0T = m a 一 m 灸 , M 言0T = m a 一 m氯 · ( 6) 和 ( 7) 式 就是 0T 温度 下 的变颈法 测 定密度 和表 面 张力 的计算 式 . 式 中 各量 均 取 兀 下 的值 . 1 . 3 关于锤 的高温膨胀修正及公式 的变换 若在 T 温 度下 对 熔体 的 p 和。 进行 测定 , 并 考虑到 沉锤 的线 膨胀 系数 : 和 体膨 胀 系数 几 则 ( 4) 式变 为 : [如 A 二 d B 一 。 B 二 d 户一 m 导( d 。 一 d户1【l + : ( T 一 0T ) } P T = 一万不厂 一 石一 一 . 石 ) 八 奋 玉 石 币 币 、 1 「 , . 。 , 二 甲 、 , L F B a A 一 f A a B八 l 个 氏 L 卫 一 1 0 ) J 1 1 卞 P 气 卫 一 卫 。 ) J + P 今 ( 4 ) 将 (4 ) 式 应 用于 0T 温度 下的标 准液 并 与 ( 4) 式 结合 可得 :

Vol.16 No.I 蔡文娟等：应用新方法研究熔监的密度和表面张力 91· [MAT da-Marda](pi-pi) ,=Md。-M.d+B=T】+p片 (8) 作类似的稍复杂些的处理可得： ,=4 ArMin Ma Ml+Mr4。-Mrd]元's/g (9) {MAd-M,da][1+x(T-T)月πcos8,/g 式中：MAr=m-mA; Mar=m-mBr· 式(8)和(9)是高温熔体在T温度下的变颈法测定密度和表面张力的计算式.可以看出 根据称量值在不涉及熔体表面张力的情况下直接算得密度值，且应用同次测量的数据在已知 标准液以及熔体与沉锤材料接触角的条件下算出表面张力值，从该意义上讲本法与其他 Archimedean法有原则的区别.有关本法其他方面的特点及应用的广泛性可见文献[1]. 2试验装置及方法 2.1试验装置 测试设备的核心类同文献[1].用于高温测量时，为防氧化，应安装密封高温炉，如图2 所示.在炉体中央的A1,O,管外用两股F©-Cr-A1电阻丝双绕加热，目的是为了消除磁场对 电子天平的干扰，盛放物料的坩埚(A1,O,材质)置于 炉体下部不锈钢支承杆上的坩埚托上，其整体的垂直 升降可由它们下面的螺旋升降杆来控制， 称量部分是测量密度设备的核心.实验采用MP120 一型电子天平称量.为解决高温及熔盐对沉锤材料及吊丝 的侵蚀，采用由CaO稳定了的ZO,材质沉锤及Pt吊丝. 2.2试验方法 将盛放干燥混合料的坩埚置于坩埚托上，通电升 温，待固料熔化后添加试样以确保有足够的被测量熔 7777777777 体.当炉温升至接近指定温度后，将已预热好的天平 图2密度计示意图 移至炉体上方并校正天平的零点，再将置于炉内上方 1-天平2-铂丝3-炉体4-锤 已预热好的锤和吊丝挂在天平上，当炉温稳定后记下 5-待测液6-坩埚7-坩埚托8-螺旋杆 锤和吊丝在环境气氛中称量的质量m片，然后扭动螺旋Fg.2 Schenatic diagram of densimeter 升降杆使坩埚徐徐上升，一旦沉锤与液面接触时，天平读数将发生突变，此位置记为坩埚浸 人熔体距离的“零点”，继续升起坩埚，当液面位于锤的A和B位置附近时，分别记录下天 平的读数，坩埚上升离“零点”的距离可由读取螺旋杆上升的圈数及螺距确知. 标准液（温度为T)为已知密度的无水乙醇，标定过程基本同前，只是从“零点”开始 后坩埚每上升一定距离便记录一个天平读数m(单位为g).将m对螺旋杆转动的圈数（标志 着坩埚上升离“零点”的距离)绘成如图3所标定曲线.发现当锤的粗细两颈处于液面位置 时，曲线上有两段(m,m)很好的直线关系，可用最小二乘法处理得回归方程. 为应用公式(8)和(9)计算P和¤，应注意到对待测液和标准液所选用的称量值

丫 b! . 16 N 6 . 1 蔡文 娟等 : 应用新方法研究熔监的密度和 表面张力 P T = [M A: 心一 M 。 : d^ ] (户气 一 p晃) [M分; d B一 M言; d^ ] [ l + P( T一 0T ) ] + P ( 8 ) 作类 似 的稍复 杂些 的处 理可 得 : M[ A: M氛一 M 。 : M s^ ; ] + M[ A: 心一 M 。 : d A ] 二 。 s co s “ / g 式 中: M A: = 爪异一 m A: ; [M之; ds 一 M言; d A ] [ l + : ( T一 0T ) ] 二 co s o : /夕 M B : = m 今一 m : T · ( 9 ) 式 ( 8) 和 ( 9) 是高 温熔 体在 T温度 下 的变颈 法测定 密度 和表 面 张力 的计算 式 . 可 以 看 出 根据 称量 值在 不涉 及熔体表 面张力 的情 况下 直接算 得 密度值 , 且 应用 同次 测量 的数 据在 已知 标 准 液 以 及 熔 体与沉锤材 料接 触角 的条 件 下 算 出表 面 张 力值 . 从该 意 义 上 讲 本 法 与 其 他 A 代h il l戮l ea n 法 有原 则 的区 别 . 有 关本法 其他 方面 的特点及 应 用 的广 泛性 可见 文献 【1] . 2 试验装置及方法 2 . 1 试验装置 测试设备 的核 心类 同文 献 「1] . 用 于高 温测量 时 , 为防氧 化 , 应 安 装 密 封 高 温 炉 , 如 图 2 所示 . 在 炉体中央 的 lA 户 3 管外 用两股 F e 一 C r 一 lA 电阻 丝 双 绕 加 热 , 目 的是 为 了 消 除 磁 场 对 电子 天平 的干 扰 . 盛放 物料 的增祸 ( lA 户 3 材质 ) 置于 炉体下部不锈钢 支承杆 上 的钳涡托 上 , 其整体 的垂 直 升降可 由它们 下 面的螺 旋升 降杆来 控制 . 称量 部分 是测 量密度设备的核心 . 实验采 用M 1P 20 一 l型电子天平 称量 . 为解 决 高温及熔盐 对沉锤 材料及吊丝 的侵 蚀 , 采 用 由aC O 稳定了的 Z 川〕 2材 质沉锤 及 R 吊丝 . 2 . 2 试验方 法 将 盛放 干燥 混合 料 的增塌 置于柑 祸托 上 , 通 电升 温 , 待 固料 熔化 后添 加试样 以 确焊有 足够 的被 测量 熔 体 . 当炉温 升至 接近 指定温 度后 , 将 已 预热好 的天 平 一 一一 一 户一一 碑 尸一~ ~ 一 〔二3 二二 仁 . 防 犷 图 2 密度计示意 图 移至 炉体上方 并 校正 天平 的零 点 , 再将 置于炉 内上 方 1一 天平 2 一铂丝 3 一炉体 4 一 锤 已 预热 好 的锤和 吊丝 挂在 天 平 上 . 当炉温 稳定 后 记下 5 一 待测液 6 一钳塌 7 -j 旧塌托 8一 螺旋杆 锤和 吊丝在 环境 气氛 中称量 的质量 叫 , 然 后扭 动螺 旋 瑰 . 2 , 出曰 . 血 曲卿仙l of 山琐翻长自叮 升降 杆使塔 涡徐 徐上 升 . 一 旦沉 锤 与 液 面 接触 时 , 天平读 数将 发 生突变 , 此 位置 记为增 涡浸 人熔体距离 的 “ 零 点 ” . 继 续 升起增 祸 , 当液 面位 于锤 的A 和 B 位置 附 近 时 , 分别 记 录 下 天 平 的读 数 . 增祸 上升 离 “ 零 点 ” 的距 离 可 由读取 螺 旋杆上 升 的圈数 及螺 距确 知 . 标准液 (温 度 为 0T ) 为 已 知密度 的 无水 乙 醇 , 标定过 程基 本 同前 , 只是从 “ 零 点 ” 开始 后增 涡每上 升一 定距 离便记 录一 个 天 平读 数 阴 ( 单位 为 动 . 将 m 对螺 旋杆 转动的圈数 (标志 着柑 祸上 升离 “ 零点 ” 的距 离 ) 绘 成如 图 3所 标 定 曲线 . 发 现 当锤 的粗 细 两 颈 处于 液 面 位 置 时 , 曲线上 有两 段 ( m A , , B ) 很好 的直 线关 系 , 可用最 小二 乘法 处理 得 回 归方程 . 为应 用公 式 ( 8) 和 ( 9) 计算 p : 和 。 T , 应 注意 到 对 待测 液 和 标 准 液 所 选 用 的称量值

.92 北京科技大学学报 1994年No.1 mAT、mgr和m均应取液面处于颈的相对应的位置. 35.5r 锤：Zr0,(+C0) 35.0 温度：24℃ 标准液：乙醇 34.5 图3用乙醇测量的标定曲线 34.0 Fig.3 Calibration curve in ethyl alcohal measurement 33.5 33.0 0 4812162024 图数 3 试验结果及分析 3.1试验结果 将660~870℃范围内密度测量结果列入表L,它与公认的Jang和Calin等人的结果【2-引很 相近.对K©熔体用最小二乘法处理实验结果所得回归直线方程为： Pxa=2154-0.597Tkg·m-3 在该温度范围内，p与T的线性关系相关很好，其相关系数r=0.99993. 表1KC-NaC二元系在各温度下的密度值(kg·mJ) Table 1 Densities of KCl-NaCl binary system at various temperatures (kgm) 温 度，(c) Xd 660 680 700 730 760 790 810 840 870 0.0 1518.5 1506.5 1488.6 1470.7 0.1 1539.1 1529.0 1510.9 1474.3 0.2 1559.3 1546.7 1529.3 1515.3 1477.8 0.3 15m.7 1569.31548.6 1530.4 1515.7 1496.7 0.4 1596.9 1588.4 1575.6 1554.6 1537.1 1523.7 1500.2 1482.3 0.5 1603.7 1597.2 1590.4 1558.4 1527.2 1504.5 1488.2 0.6 1600.91598.8 1582.11562.9 1542.31533.7 1514.6 1495.2 0.7 1588.6 1563.1 1535.6 1519.5 1502.3 0.8 1579.4 1550.0 1545.2 1522.6 1502.8 0.9 1557.61546.6 1529.91513.6 1.0 1557.11538.11519.7 按式(9)应可算得σ，值，但因缺乏公认的接触角θ值，故曾多次采用卧滴法测定均发 现KC1-NaC熔滴在ZrO2(含CaO的)片迅速地铺展，故合理地假定6=0.由此按(9) 式算出了σ，值（摘录两例人表2中），与文献[2]、[4]比较相差不超过5%

9 2 北 京 科 技 大 学 学 报 1更辫 年 N o . 1 m A : 、 m B: 和 m 之; 均 应取 液 面处于 颈 的相对应 的位 置 . 3 5 . 5 3 5 . 0 锤 : z旧 , ( + Q O ) 温度 二 24 ℃ 34 . 5 用 乙 醉侧 t 的标定 曲线 34 . 0 r , 翻钧 6 . . . k d . l l 班 。 . , e 触 司呼l n 侧闷走 臼 . 内月门 . 衬峙 一的定 二 燕终除以 3 3 . 5 图 3 瑰 . 3 3 3 . 0 0 4 8 12 16 2 0 2 4 圈 数 3 试验结果及分析 3 . 1 试验结果 将 6 60 一 8 70 ℃ 范 围 内密度测量结果列人表 l , 它 与公认的 aJ gn 和 C a iln 等人的结果 [ ’ 一 ’ l 很 相 近 . 对 K Q 熔 体用最小 二乘 法处理 实验结 果所 得 回 归直 线方程 为 : p 阳 = 2 1 54 一 0 . 5 9 7 T k g · m 一 3 在该 温度 范 围 内 , p 与 T 的线性 关系相 关很 好 , 其相 关系数 r 二 .0 9 9 93 . 表 1 KCI 一 N 州 , 二元系 在各 温度下 的密度值 (k ’g m 一 3 ) 飞b b七 I D匕 d 垃 eS 试 K Q 一 N州 J 肠. 叮 匀劝曰 l at 拍南脂 触” 娜旧旧 加叭暇 倪 · m 一 3 ) 温 度 , ( ℃ ) 祝 。 — 6日) 6叹) 7X() 7 30 7印 7如 81 0 吕圳〕 870 0 . 0 1 5 18 . 5 1夕拓 . 5 1 48 8 . 6 1 4 70 . 7 0 . 1 1 5 39 . 1 1 529 . 0 1 51 0 . 9 1 47 4 . 3 0 . 2 1 559 . 3 1 5闷石 . 7 1 5 29 . 3 1 5 1 5 . 3 1 4 77 . 8 0 . 3 1 57 . 7 15印 . 3 1 义名 . 6 l 53() . 4 1 51 5 . 7 1 4臾1 . 7 0 . 4 1 596 . 9 1 5 8 . 4 1 5 75 . 6 1 5 54 . 6 1 537 . 1 1 52 3 . 7 1 引l ) . 2 1 48 2 . 3 0 . 5 1 印3 . 7 1 59 7 . 2 1 5卯 . 4 1 558 . 4 1 52 7 . 2 1 夕又 . 5 1 48 8 . 2 0 . 6 16 】〕 . 9 1 59 8 . 8 15 82 . 1 1 56 2 . 9 1 542 . 3 1 5 33 . 7 1 5 14 . 6 1 49 5 . 2 0 . 7 1 5 8 . 6 1 56 3 . 1 1 5 35 . 6 1 5 19 . 5 1印2 . 3 0 . 8 1 579 . 4 1 5印 . 0 1另5 . 2 1 52 2 . 6 1印2 . 8 0 . 9 1 55 7 . 6 1引6 . 6 1 5 29 . 9 1 5 1 3 . 6 1 . 0 1 5 5 7 . 1 1 5 38 . 1 1 5 1 9 . 7 按 式 ( 9) 应可 算得 6 : 值 , 但 因缺乏公 认 的接触 角 0 值 , 故 曾多 次采 用卧 滴 法 测 定 均 发 现 K Q 一 N a Q 熔滴 在 Z 刊〕 : ( 含 aC O 的 ) 片迅 速 地 铺展 , 故合 理 地 假 定 0 = 0 . 由 此 按 ( 9) 式 算 出 了 。 二 值 (摘 录 两例 入表 2 中) , 与文献 【2] 、 [4] 比 较相 差不超 过 5%

Vol.16 No.1 蔡文娟等：应用新方法研究熔监的密度和表面张力 93. 表2KC-NaC二元系表面张力值(mN·m) Table 2 Surface tensions of KCI-NaCl system 温度（℃） Xua 760 790 810 840 870 0.0 96.49 93.07 91.92 91.25 0.1 103.11 99.01 96.94 94.79 3测量误差分析 本测定的误差来源主要有：升降装置的人工控制造成的精度误差、天平称量误差、温 度波动误差.沉锤尺寸误差、溶液成分误差、试样的蒸发沉积及熔盐对沉锤的粘附所造成的 误差.对前4种误差不再赘述，对后两种扼要分析如下· 溶液成分误差来源于熔盐的挥发损失及样品的纯度和配制.曾对X。=0.4的熔盐挥发 沉积物及原料进行了分析，经计算它们引起密度值测定误差约为±0.05%.试样的蒸发沉积 及熔盐对沉锤的粘附误差可以从(8)、(9)式看.因由浮力造成的称量质量差M,r=m一mr 可知，蒸发沉积物在吊丝上对m和mr值几乎有相同的影响.熔盐对沉锤的粘附，在进行m 值称量时，它大多集中在锤的尾部；当锤浸入熔盐时，粘附物与坩埚中熔盐混合，因而在进 行m,值称量时，其影响两者不能抵消，经粗略估计，它们引起密度值误差均为±0.15% 该值对高温易挥发体系的测量是难免的，密度测量的总误差为±0.5%. 4结论 应用变颈法以及特制的ZO,锤对KCl-NaCl二元熔盐的密度进行了测定，误差为 ±0.5%.在有准确接触角的前提下应用该法同时也能获得较准确的表面张力值. 参考文献 1周国治，蔡文娟，胡建虹.一种测量熔体密度的新方法一变颈法.北京科技大学学报，1991,12(4)少：380~384 2 Jang G J,et al.Properties of Chlorides and Mixtures.J Phys Chem Ref Data,1975,4(4):1062~1068 3 Colin J Smithells.Metals Reference Book.Fifth Edition.Butterworth Co.(publishers)Ltd,London Boston.1976.247-257 4 Jang G J,Tomkins R P T,Allen C B.Propertiesof Mixed Halide Melts.J Phys Chem Ref Data,1979, 8(1):138;204；228;256;260 5 Jang G J.Molten Salts Data as Reference Standatds.J Phys Chem Ref Data,1980,9(4):806~820

V bl . 1 6 N 6 . l 蔡文娟等 : 应用 新方法研究熔监的密度和 表面张力 表 2 KCI 一 卜抽O 二元系 表面 张力值 ( n 吐呵 . m 一 ’ ) 1’a 创七 2 5 匡血理 妇因汕旧 of K O 一 N 州J 匀喊H l l 温 度 ( ℃ ) 巍 a — 7印 7如 8 10 8 粼) 870 0. 0 弧 49 93 一 07 91 . 92 91 . 25 0. 1 103 . 1 卯 . 01 % . 叫 抖 . 79 3 测量误差分析 本测 定 的误差 来源 主要有 : 升 降装 置 的 人工 控 制 造 成 的 精 度 误 差 、 天 平 称量 误差 、 温 度波 动误差 . 沉锤 尺寸误 差 、 溶液成 分误差 、 试 样 的蒸发沉积 及熔 盐对沉锤 的粘 附所造成 的 误差 . 对前 4 种 误差 不再 赘述 , 对后 两种扼要 分析 如下 . 溶 液成分误 差来 源于熔盐 的挥发损 失及样 品 的纯 度 和 配制 . 曾对 多灿 〕 = .0 4 的 熔 盐挥 发 沉积物 及原 料进行 了分析 , 经计算它们 引起 密度值 测定误 差约 为 士 .0 05 % . 试 样的 蒸 发沉积 及 熔盐 对沉锤的粘 附误差 可以 从 ( 8) 、 ( 9) 式看 . 因由浮力 造成 的称量 质量 差 城 : 二 m 今一 m ` 二 可 知 , 蒸发 沉积 物在 吊丝上 对 m今和 m , : 值 几乎 有相 同的影 响 . 熔盐对沉锤 的粘附 , 在进行 m今 值称量时 , 它大 多集 中在锤 的尾部 ; 当锤浸人熔盐 时 , 粘 附物 与柑祸 中熔盐混合 , 因而 在进 行 m ` : 值称 量 时 , 其影 响两 者 不 能抵 消 . 经粗 略估 计 , 它们 引起 密度 值误差 均 为 士 0 . 巧% . 该 值 对高温 易挥 发体系的测 量是难 免的 . 密度测 量 的总误差 为 士 0 . 5 % . 4 结 论 应 用 变 颈法 以 及 特 制 的 Z 州〕 : 锤 对 K CI 一 aN O 二 元 熔 盐 的 密 度 进 行 了 测 定 , 误差 为 士 .0 5 % . 在有 准确 接触 角 的前提 下应用 该法 同时也 能获 得较 准确 的表面 张力 值 . 参 考 文 献 1 周国治 , 蔡文娟 , 胡建虹 . 一种测量熔体密度的 新方法 一 变颈法 . 北京科技大学学报 , l卯1 , 12 (4) : 3即一 384 Z J田犯 G J , et al . R 。 详川此 of C hi o idr 岛 a n d M ix tL 川留 . J hP 哪 C be l n R e f L抽 at , 1975 , 4 (4) :l 肠2 一 1(k 召 3 伪iln J S而廿峪飞 . M e at 七 R e fe ~ R x , k . F ift 】1 E d」t幻 n . B u tet p 胃 o hrt & C o . ( p u b坛比招 ) L td , L o 以fo n & R 招 t o n , 1 97 6 . 拼7 ~ 25 7 4 】由堪 G J , oT n 水五万 R P T , A lk 泊 C B . P l t 〕详n 肠of M 认ed H 曲de M el st . J P h那 C he m R ef L 冶at , 1 97 9 , 8 ( l ) : 138 ; 2 (又 ; 2邓 ; 2 56 ; 2印 5 」a n g G J . M o l往泊 S al st E拍 at as R e fe er n c e Sat n( 组枕sI . J P h梦 C h 口 n R e f E 冶at , 19即 , 9 ( 4) : 捌拓 一 820