Pomiary kąta zwilżania, obliczenia swobodnej energii powierzchniowej

Pomiary swobodnej energii powierzchniowej pełnią ważną rolę w wielu dziedzinach nauki. Do ich przeprowadzania konieczna jest odpowiednia aparatura. Może to być droga aparatura renomowanej firmy, ale wystarczy też prosty goniometr optyczny, dozownik cieczy pomiarowej i cyfrowy fotoaparat dołączony do komputera IBM PC.
I oczywiście odpowiednie oprogramowanie.

Program Kropla do określania kątów zwilżania

Program Kropla przeznaczony jest do określania kątów zwilżania na podstawie kształtu kropel spoczywających na powierzchni badanego materiału.

Dane wejściowe to ciąg plików z fotografiami kropel ( JPG lub BMP ).

Dane wyjściowe to :

• plik tekstowy z ciągiem liczb : wartości wyznaczonych kątów i symboli cieczy pomiarowych. Służą one następnie do obliczania swobodnej energii powierzchniowej materiału bądź do innych celów.
• pliki formatu JPG z fotografiami kropli i dopisanymi współrzędnymi punktów na obrysach kropli. Służą do celów archiwizacyjnych i późniejszej kontroli pomiarów.

Określenie kąta zwilżania osiąga się przez :

• wyznaczenie linii bazowej kropli tj. linii powierzchni badanego materiału
• wyznaczenie obrysu kropli oddzielnie z lewej i z prawej strony
• przybliżenie kształtu kropli równaniami okręgów oddzielnie z lewej i z prawej strony
• wyznaczenie punktów przecięcia się okręgów z linią bazową
• obliczenie kątów nachylenia stycznych do okręgów w punktach przecięć

Zaznaczone współrzędne punktów ( nie ich obrazy ! ) dopisujemy do pliku JPG,
by obliczenia móc odtworzyć w przyszłości

Program automatycznie wylicza lewy i prawy kąt zwilżania oraz kąt średni dla każdej fotografii. Program liczy kąt średni dla ciągu pomiarów dla każdej cieczy pomiarowej oraz jego odchylenie standardowe.
Wyniki tych obliczeń są zapisywane w pliku dyskowym i drukowane na papierze.

Cechy użytkowe programu

• maks. ilość wczytanych fotografii : limitowana pamięcią operacyjną komputera
• maks. ilość punktów na linii bazowej : 24
• maks. ilość punktów na lewym obrysie kropli : 24
• maks. ilość punktów na prawym obrysie kropli : 24
• dopasowywanie równania linii bazowej metodą regresji liniowej
• dopasowywanie równań okręgów algorytmem Neldera-Meada
• możliwość wyboru do dalszych obliczeń lewego, prawego lub obu kątów zwilżania
• automatyczne obliczanie odchylenia standardowego dla zbioru zmierzonych kątów dla każdej cieczy pomiarowej
• zapisywanie współrzędnych punktów, symbolu cieczy i znaczników wybranych kątów ( lewy, prawy, oba ) do pliku JPG
• automatyczne wyszukiwanie we wczytywanym pliku JPG zapisanych uprzednio w/w informacji i wyrysowywanie ich na obrazie kropli
• wygodny wydruk tabel analizy na każdej drukarce zainstalowanej w systemie Windows
• możliwość zainstalowania i pracy programu na dowolnej ilości komputerów użytkownika bez żadnych ograniczeń licencyjnych

Od razu dostajemy parametry statystyczne wyników

Dokładną instrukcję obsługi programu Kropla do wyznaczania kątów zwilżania można pobrać tutaj ( plik PDF - 1.3 MB).

Program Energia do wyliczania Swobodnej Energi Powierzchniowej

Program Energia przeznaczony jest do obliczania swobodnej energii powierzchniowej ( SEP ) ciał stałych na podstawie wartości kątów zwilżania kropli cieczy pomiarowych spoczywających na powierzchni badanego materiału. Energię powierzchniową oblicza się metodami Owensa - Wendta i Van Ossa - Gooda.

Dane wejściowe to ciąg plików tekstowych z symbolami cieczy pomiarowych i wartościami ich kątów zwilżania. Pliki te pochodzą z programu Kropla.

Dane wyjściowe to plik tekstowy z wyliczonymi wartościami SEP wraz z jej składowymi oraz z informacjami pomocniczymi ( nazwy metod, symbole cieczy pomiarowych, odchylenia standardowe wyników, komentarze operatorów ).

Odrzucamy skrajne wartości kąta zwilżania dla danej cieczy pomiarowej

Obliczenie swobodnej energii powierzchniowej osiąga się przez :

• odrzucenie elementów skrajnych ze zbiorów wartości kątów zwilżania danymi cieczami
• wybranie rodzaju metody obliczeniowej
• wybranie typów cieczy używanych przez daną metodę pomiarową
• drobne skorygowanie wartości kątów zwilżania przy braku rozwiązania układu równań danej metody

W metodzie Owensa - Wendta wyniki otrzymujemy zazwyczaj od razu

Program oblicza i wyświetla wartości wszystkich składowych swobodnej energii powierzchniowej. Wyniki obliczeń są zapisywane w pliku dyskowym i drukowane.

Cechy użytkowe programu

• maks. ilość wczytanych wartości kątów zwilżania : limitowana pamięcią operacyjną komputera
• używane do obliczeń SEP metody :
• Owensa - Wendta
• Van Ossa - Gooda
• wartości SEP i poszczególnych ich składowych dla cieczy pomiarowych stosowanych w metodzie Owensa - Wendta
  
  

  Ciecz pomiarowa	gL [mJ/m2]	gLd [mJ/m2]	gLp [mJ/m2]
  Woda	72,8	21,8	51,0
  Gliceryna	64,0	37,0	19,0
  Formamid	58,0	39,0	19,0
  Dijodometan	50,8	48,5	2,3
  a-Bromonaftalen	44,6	43,7	0,9

  
  
• Wartości SEP i poszczególnych ich składowych dla cieczy pomiarowych stosowanych w metodzie Van Ossa - Gooda
  g_L⁺ / g_L^- = 1
  

  Ciecz pomiarowa	gL [mJ/m2]	gLLW [mJ/m2]	gLAB [mJ/m2]	gL+ [mJ/m2]	gL- [mJ/m2]
  Woda	72,8	21,8	51,0	25,5	25,5
  Gliceryna	64,0	34,0	30,0	3,92	57,4
  Formamid	58,0	39,0	19,0	2,28	39,6
  Dijodometan	50,8	50,8	0	0	0
  a-Bromonaftalen	44,4	43,5	0	0	0



• graficzne przedstawienie na osi liczbowej rozkładu danych wejściowych każdej cieczy
• graficzne przedstawienie na osi liczbowej wartości średniej i zakresu odchylenia standardowego
• łatwa ocena wzrokowa danych i ruchome markery do szybkiego odrzucania wartości skrajnych
• bieżące obliczanie i wyświetlanie dla danej metody wartości SEP wraz z jej składowymi
• bieżące obliczanie i wyświetlanie odchyleń standardowych dla SEP i jej składowych
• ruchome suwaki do zmiany wartości kątów zwilżania w granicach ich odchyleń standardowych celem uzyskania rozwiązania układu równań danej metody pomiarowej
• możliwość dopisywania dowolnych komentarzy do zbioru wyników
• zapis rezultatów obliczeń SEP w jawnej postaci ASCII, otwieranej dowolnym edytorem tekstowym
• wygodny wydruk tabel analizy na każdej drukarce zainstalowanej w systemie Windows
• możliwość zainstalowania i pracy programu na dowolnej ilości komputerów użytkownika bez żadnych ograniczeń licencyjnych

W metodzie Van Ossa - Gooda trudniej jest znaleźć rozwiązanie układu równań...

...ale wystarczy pomanipulować wartościami kątów zwilżania w granicach ich odchyleń standardowych.

Plik wynikowy zawiera wszystkie informacje o danych wejściowych i o rezultatach obliczeń

Dokładną instrukcję obsługi programu Energia do obliczania swobodnej energii powierzchniowej można pobrać tutaj ( plik PDF - 670 kB).

W razie zainteresowania nabyciem programów prosimy o kontakt z naszą firmą w celu dokładnego omówienia warunków technicznych i finansowych.