石筍測定法

^[1]石筍測定法（古代ギリシャ語：στάλαγμα、ローマ字：  stálagma、文字通り 「滴」）は、表面張力を測定する最も一般的な方法の1つです。原理は、毛細管ガラス管から落ちる対象の液体の滴の重量を測定し、それによって液体の表面張力を計算することです。落下する滴を数えることで重量を測定できます。そこから表面張力を決定できます。 ^{[2] [3]}

石筍計は、石筍測定法を用いて表面張力を調べるための装置である。スタクトメーターまたはスタロコメーターとも呼ばれる。この装置は、中央部分が広がった毛細管ガラス管である。滴の体積は、石筍計の設計によって事前に決定することができる。管の下端は狭くなっており、流体が滴として管から落ちるようにする。^{[3] [4]} 実験では、流体の滴が管から垂直方向にゆっくりと流れ出る。管の底にぶら下がっている滴は、滴の体積が溶液の特性に依存する最大値に達すると落下し始める。このとき、滴の重量は表面張力と平衡状態にある。テイトの法則に基づくと：^[5]

${\displaystyle \ mg=2\pi r\sigma }$

液滴は、重量 (mg) が円周 (2πr) と表面張力 (σ) の積に等しいときに落下します。表面張力は、チューブの半径 (r) と液滴の質量 (m) がわかっていれば計算できます。あるいは、表面張力は液滴の重量に比例するため、対象の流体を表面張力がわかっている基準流体 (通常は水) と比較することもできます。

${\displaystyle {\frac {m_{1}}{\sigma _{1}}}={\frac {m_{2}}{\sigma _{2}}}}$

この式では、m ₁と σ _{1 は}基準流体の質量と表面張力を表し、m ₂と σ _{2 は}対象流体の質量と表面張力を表します。基準流体として水を取ると、

${\displaystyle \sigma =\sigma _{H_{2}O}\times {\frac {m}{m_{H_{2}O}}}}$

水の表面張力が 72 ダイン/cm であることが分かっている場合、方程式から特定の流体の表面張力を計算できます。より多くの滴を計量するほど、方程式から表面張力をより正確に計算できます。^[3]意味のある読み取りを行うには、石筍計を清潔に保つ必要があります。石筍計法用の市販のチューブには、2.5、3.5、5.0 (mL) の 3 つのサイズがあります。2.5 mL サイズは少量で低粘度に適しており、3.5 (mL) は比較的粘性の高い流体に、5.0 (mL) は大量で高粘度に適しており、2.5 mL サイズはほとんどの流体に適しています。^[6]

石筍測定法はSV Chichkanovら^[2]によって改良され、滴の数を数えるのではなく、一定数の滴の重量を測定するようになりました。表面張力を決定するこの方法は、特に表面が非常に活性な流体の場合、元の方法よりも正確である可能性があります。