TENSIOMETRO : novembre 2020

#24 LE PAROLE NELLA STORIA

Tramite Google Ngram Viewer(link), sono riportati dei grafici in cui è possibile analizzare la presenza all' interno di documenti e libri pubblicati dal 1880 in poi di alcune parole inerenti al tensiometro Du Nouy

tensiometer
Central Scientific Company
ring method

Dal grafico si evince che la parola tensiometro ha avuto i primi riscontri nella letteratura intorno alla fine del '900 , questo perché si riferisce a tensiometri del suolo, mentre quelli per la misura della tensione superficiale avranno i primi riscontri verso il 1920, quando,Pierre Lecomte Du Nouy con il metodo dell' anello (ring method) affibia questo nome alla bilancia di torsione utilizzata per tale scopo.

A produrla ci sarà la Central Scientific Company (https://sc259087.blogspot.com/2020/10/11.html), primo grande produttore di tensiometri superficiali e di interfaccia, che produceva molti altri strumenti . Il che spiega la presenza della CSC già prima dello strumento. Successivamente , tra il 1960 e il 1980 , vediamo un grande calo dell' azienda causato dai problemi finanziari e dalla conseguente vendita.

#23 LA NORMATIVA

Ci sono diverse NORMATIVE che regolano l' utilizzo dello strumento.Questo è necessario in quanto il metodo di misurazione può avere delle piccolissime differenze a causa dei diversi liquidi da considerare.

https://www.astm.org/

Esempi:

D971 - Interfacial Tension of Oil Against Water (https://www.astm.org/Standards/D971.htm)

Le misurazioni della tensione interfacciale su liquidi isolanti elettrici forniscono un mezzo sensibile per rilevare piccole quantità di contaminanti polari solubili e prodotti di ossidazione. Un valore elevato per il nuovo olio isolante minerale indica l'assenza della maggior parte dei contaminanti polari indesiderabili. Il test viene spesso applicato agli oli minerali invecchiati in servizio come indicazione del grado di deterioramento.

D1331 - Solutions of Surface Acting Agents (https://www.astm.org/Standards/D1331)

Questi metodi forniscono dati utili per valutare l'efficacia dei tensioattivi nel ridurre la tensione superficiale. Inoltre, i dati sulla tensione superficiale possono prevedere le interazioni tra liquidi e superfici solide o altri liquidi e possono essere utilizzati per stabilire le proprietà di bagnatura di vernici, solventi e altri liquidi.

metodo A Tensione superficiale di du Noüy ring.

Il metodo A originariamente è stato scritto principalmente per coprire soluzioni acquose di agenti tensioattivi, ma è anche applicabile a vernici acquose, soluzioni non acquose (comprese le vernici) e soluzioni di solventi misti.

metodo B Tensione interfacciale di du Noüy ring.

Il metodo B è applicabile alle soluzioni bifase. Può essere presente più di un componente di soluto, inclusi componenti di soluto che non sono di per sé tensioattivi.

D1417 - Synthetic Rubber Lattices (https://www.astm.org/Standards/D1417.htm)

Questo standard copre i metodi di prova per reticoli di gomma sintetica ABR, BR, CR, IIR, NBR, NCR, NIR, PBR, PSBR, SBR, SCR, SIR, reticoli di gomma sintetica con gruppi di acidi carbossilici sostituiti sulla catena polimerica e sintetico rinforzato reticoli di gomma. I test coperti includono la procedura per la raccolta di campioni e la determinazione del contenuto totale di solidi, insaturi volatili, pH, tensione superficiale, viscosità, coagulo, stirene legato, viscosità Mooney, stabilità meccanica, rinforzo in polistirene nel polimero contenuto e contenuto residuo di acrilonitrile. Ogni metodo di prova contiene informazioni su eccezioni materiali, apparati e procedure di prova.

D1590 - Surface Tension Industrial Water and Industrial Wastewater (https://www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/STP/PAGES/STP48575S.htm)

Questo metodo comprende la procedura per la misurazione quantitativa della tensione superficiale delle acque industriali e delle acque reflue industriali. Il metodo si basa sulla misurazione strumentale con il metodo ad anello e offre la determinazione più precisa e accurata. ( b ) Questo test non intende mostrare alcuna relazione diretta tra tensione superficiale e concentrazione di agenti tensioattivi.

Questi metodi per delle buone misure devono essere accompagnati da manuali per l' utilizzo dello strumento riportati nei link in basso.

Guida per utenti al primo utilizzo

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#STEP 22 UN MANUALE D' USO

https://thumbs.dreamstime.com/b/instruction-manual-blue-background-31878901.jpg

Si inizia riempiendo la nostra vaschetta del liquido di cui andremo a calcolare la tensione superficiale.

Prima di qualsiasi misurazione lo strumento ha bisogno di una rapida calibrazione In modo tale da allineare l'anello con la superficie del liquido tramite alcune viti di regolazione.

Lentamente si può procedere a tirare il filo, a cui è collegato l'anello, tramite una manopola. Il procedimento viene eseguito lentamente affinché il film del liquido non si rompe. Il punto di rottura indicherà di conseguenza la rottura dell'equilibrio tra forze adesive e forze coesive, quindi il valore di tensione superficiale.

Si procede poi alla lettura del valore sul quadrante espressa in dynes/cm che viene opportunamente corretta con un fattore correttivo.

link video:https://youtu.be/qTRH1Hluz40

link manuale completo:

https://cdn2.hubspot.net/hub/75757/docs/Operating%20Manual%20CSC%20DuNouy%20Tensiometers.pdf

#21 I FUMETTI

In figura è ripresa l'immagine dal fumetto Bushmaster.
https://comicvine.gamespot.com/bushmaster/4005-10167/

Bushmaster è un normale essere umano esperto di rettili e un geniale inventore che ha creato una tuta e dispositivi per l' armatura del corpo che replicano varie abilità dei rettili. Questi includono il volo, la capacità di correre sull'acqua (abilità data dagli stivali come piedi di un basilisco, animale in grado di sfruttare la tensione superficiale dell'acqua per camminarci sopra), un'ampia gamma di visione migliorata (inclusi gli infrarossi), ventose per camminare sui muri, abilità camaleontiche, un guscio retrattile per la difesa e la capacità di rilevare il calore e la luce.

Collegamento consigliato ----》#06 IL SIMBOLO (https://sc259087.blogspot.com/2020/10/06-il-simbolo.html)

Science Ninjas è ambientato in un mondo familiare ma futuristico, dove Science Ninja Eureka Fermi guida il suo team di Science Ninjas contro ostacoli che possono superare solo con l'applicazione intelligente dei principi scientifici e ingegneristici. Ogni storia insegna un concetto scientifico specifico.In questo coso si spiega come un insetto riesce a stare sul pelo libero dell'acqua grazie a principio di tensione superficiale. (https://www.scienceninjas.com/valence-graphic-novel)

#20 IL MARCHIO

IMMAGINE PRESA DAL MANUALE DELLO STRUMENTO
(https://cdn2.hubspot.net/hub/75757/docs/Operating%20Manual%20CSC%20DuNouy%20Tensiometers.pdf

https://www.environmental-expert.com/companies/csc-scientific-company-inc-214

Per maggiori infomazioni consulta lo step #11.

#19 L' ABBECEDARIO

link immagine

A come Anello utilizzato nel tensiometro Du Nouy come interfaccia con il liquido;

B come Bolle di sapone che possono generarsi grazie all' equilibrio stabilito tra tensione superficiale e pressioni ;

C come Cenco, una delle prime società che in collaborazione con l' inventore DuNouy, produceva tensiometri;(https://sc259087.blogspot.com/2020/10/11.html)

D come DuNouy, inventore del tensiometro ad anello per la misura di tensioni superficiali;

E come Energia libera superficiale (o tensione superficiale);(https://sc259087.blogspot.com/2020/10/05-il-principio-fisico-tensione.html)

F come Film inteso come membrana che si crea all' interfaccia di due fluidi;

G come Gancio utilizzato per collegare l' anello allo strumento;

H come Humboldt State University;

I come Interfaccia tra due fluidi;

L come Lecomte, nome dell' inventore;(https://sc259087.blogspot.com/2020/10/09-linventore-pierre-lecomte-du-nouy.html)

M come Manopola utilizzata per mettere in tensione il filo dello strumento;

N come Normative utilizzate per regolamentare le misurazioni;(https://sc259087.blogspot.com/2020/11/23-la-normativa.html)

O come Olio , esempio di liquido utilizzabile con il tensiometro interfacciale non miscibile con l' acqua;

P come Platino, materiale di cui è fatto l'anello;(https://sc259087.blogspot.com/2020/12/26-la-chimica-e-gli-strumenti.html)

Q come Quadrante su cui si legge il valore di tensione misurato;

R come Rockfeller University, dove DuNouy ha portato avanti il progetto;

S come Superficie libera del liquido;

T come Tensiometria la scienza che studia il fenomeno di tensione superficiale;

U come Utilizzo Universale come descritto dall' inventore in un articolo di " The Journal of General Physiology";

V come vite di regolazione che serve a calibrare lo strumento;

Z come la coordinata (verticale) lungo la quale si muove il filo;

#18 IL FRANCOBOLLO

https://www.ibolli.it/php/em-cept-13865-Archimede.php

Nell' immagine è riportato un francobollo greco che risale al 1983

Sullo sfondo è possibile scorgere una bilancia molto simile al funzionamento del tensiometro. Infatti come riportato nel libro della Springer "Balances-Instruments, Manufacturers, History" il tensiometro fa parte del gruppo di bilance per applicazioni speciali (https://www.springer.com/gp/book/9783642364464).

Le analogie tra il tensiometro e la bilancia sullo sfondo che rimanda al misuratore della spinta di Archimede ,ovvero l' uomo raffigurato in primo piano, sono:

l' utilizzo di un contenitore pieno di liquido ,

un gancio per collegare un anello di platino(tensiometro) o un peso come in figura

e un quadrante su cui leggere la misurazione.

#17 I BREVETTI

https://patents.google.com/patent/US3780569A/en

In figura viene riportata un immagine presa dal brevetto di uno strumento per la misurazione della tensione superficiale che, anche in questo caso utilizza il principio dell' anello duNouy con cui vengono effettuate le misurazioni.

Questo modello è una versione un pò più avanzata del tensiometro visto fin ora che è la base da cui hanno preso spunto tutte le configurazioni seguenti. Infatti dispositivi per misurare la tensione superficiale secondo il principio duNouy sono stati utilizzati per un bel po'di tempo, come evidenziato dagli Stati Uniti Pats. a nome Schoenburg n. 1.960.224, Dopel n. 2.756.587 e Heneage n. 3.043.131. Il principio duNouy della misurazione della tensione superficiale è stato incorporato in un numero qualsiasi di dispositivi di misurazione diversi che possono impiegare variazioni di corrente elettrica indotte meccanicamente per produrre una maggiore sensibilità di misurazione rispetto a quella normalmente pratica con i meccanismi di misurazione o pesatura meccanici.

Il dispositivo di supporto è in grado di muovere il contenitore verso il basso ad una velocità controllata spostando così l'interfaccia verso il basso oltre la porzione ad anello di un anello duNuoy. La forza necessaria per muovere l'anello duNuoy attraverso l'interfaccia del liquido viene misurata accuratamente dalla bilancia analitica.

#16 ANATOMIA

Le immagini qui riportate rappresentano viste più dettagliate con diverse prospettive del tensiometro DuNouy riprese direttamente dal manuale della Central Scientific Company.

http://cdn2.hubspot.net/hub/75757/docs/First%20Time%20Users%20Guide.pdf?t=1441292715044

#15 I NUMERI

In figura il quadrante del tensiometro
con i vari valori assumibili per la tensione misurata
mettendo in tensione il filo.

http://cdn2.hubspot.net/hub/75757/docs/First%20Time%20Users%20Guide.pdf?t=1441292715044

4 o 6 ➝ come la circonferenza in centimetri dell' anello Du Nouy di platino-iridio;

70535 ➝ modello del tensiometro di superficie della compagnia cenco(central scientific company);

70545 ➝ modello del tensiometro di interfaccia della compagnia cenco(central scientific company);

90 ➝ la tensione massima consigliata in dynes/cm per non danneggiare il filo di torsione;

1919 ➝ anno a cui risale la prima citazione del metodo di misurazione du Nouy in "A new apparatus for measuring surface tension”, Journal of genetic physiology;

282.15 ➝ dollari richiesti per l acquisto del tensiometro interfacciale 70545 con un anello di platino-iridio da 6 cm di circonferenza. I prezzi risalgono al 6 Agosto 1954; https://science.sciencemag.org/content/sci/120/3110/local/back-matter.pdf

193.95 ➝ dollari richiesti per l acquisto del tensiometro superficiale 70535 con un anello di platino-iridio da 6 cm di circonferenza. I prezzi risalgono al 6 Agosto 1954; https://science.sciencemag.org/content/sci/120/3110/local/back-matter.pdf

15-30 ➝ i secondi richiesti per una singola misurazione;

#14 TASSONOMIA

Le informazioni utilizzate per la mappa
sono state prese dal libro della Springer
"Balances Instruments, Manufacturers, History" (https://www.springer.com/gp/book/9783642364464)

#13 LA PUBBLICITÀ_Tensiometro per funi

Il 22 aprile 1917 veniva pubblicata a Torino un edizione de "L'Illustrazione della guerra e La Stampa Sportiva" che riportava tra gli annunci pubblicitari un tensiometro per la misura della tensione nelle funi e nei cavi utilizzato spesso in ambito aeronautico.

Così cita il testo:

" TENSIOMETRO a VIBRAZIONI " ORIEL permette a qualsiasi persona in pochi istanti di regolare qualsiasi Aeroplano o Idrovolante.

Fonti: link1

#13 LA PUBBLICITÀ_Tensiometro DuNouy

Questo documento è estratto da un articolo pubblicato da "SCIENCE", rivista scientifica, venerdì 4 settembre 1942 .

Il testo esalta le funzionalità del tensiometro, quali rapidità di calcolo ,la piccola quantità di liquido per la misurazione della tensione superficiale e l' assenza di difficili calcoli matematici da effettuare.

Il tensiometro era venduto alla cifra di $100.00 dalla Central Scientific Company con sede a Chicago.

https://science.sciencemag.org/content/sci/96/2488/local/front-matter.pdf

Sempre lo stesso giornale in altra data che pubblicizza il tensiometro elogiando la rapidità e l' accuratezza di misurazione.

https://science.sciencemag.org/content/sc/120/3110/local/back-matter.pdf

#12 IL CINEMA

Sicuramente arduo è trovare l’utilizzo di un tensiometro di De Nouy all’interno di una pellicola cinematografica, ben più facile, però, è trovare un “tensiometro” che vada al di là della tensione dei liquidi, per fluttuare nel cielo.

Questo è il caso del tensiometro utilizzato per misurare la tensione nelle funi utilizzate nel volo degli acquiloni tetraedrici di Alexander Graham Bell, inventore da tutti sicuramente ricordato per il brevetto del 1876 del primo telefono.

ß Qui Bell con “la sposa di Boston” (sua moglie) durante la realizzazione di un aquilone tetraedrico

Nel film bibliografico a lui dedicato, “La sposa di Boston”, si fa riferimento non solo alla sua maggiore invenzione, ma anche alle sue scoperte sul volo. Egli, infatti, affascinato dal volo degli uccelli, sperimentò le prime forme di aquiloni, cercando il giusto equilibrio tra stabilità e portanza.

Bell individuò nel tetraedro la forma perfetta per il suo aquilone, in quanto poteva essere il modulo base ideale per infinite combinazioni di strutture e poteva essere assemblato secondo tutte le direzioni assiali.

ßMabel Hubbard Bell (1857-1923). Née Mabel Gardiner Hubbard. Moglie americana di Alexander Graham Bell.In Possesso Di Un Cavo Collegato A Un Tensiometro E Un Aquilone. Fotografia, 16 settembre 1903.

L’aquilone tetraedrico di Bell è composto da una velatura che ricopre le due facce ed ogni modulo base è tenuto in tensione da una struttura che non si modifica quando in volo unita ad altri moduli, così facendo l’aquilone conserva costantemente lo stesso rapporto tra velatura e peso della struttura.

ß Primo volo de “Il piccolo Cigno” del 1907, ottenuto assemblando 3393 moduli tetraedrici. L’aquilone si alzò fino a 55 metri, trainato da un vaporetto, dopo circa sei minuti planò sull’acqua.