![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Твердое тело-жидкость. Смачивание.
Капля жидкости на поверхности твердого тела может вести себя различно (рис. 6.2): Рис. 6.2. Контактные углы, образованные жидкостями на поверхности твердого тела: S - твердое тело; L - капля жидкости;
Если жидкость смачивает твердое тело, то она стремится растечься по поверхности. Контактный угол при этом равен 0 (рис. 6.2а), т.е. при полном смачивании q=0, а cos q=1. Краевой угол q является мерой смачивания. Он определяется как угол между твердой поверхностью и касательной в точке соприкосновения трех фаз. Угол q отсчитывается в сторону жидкой фазы. В случае жидкости L2 (рис. 6.2б) тенденция к растеканию по поверхности менее выражена и угол 0< q< 900. В третьем примере жидкость не смачивает поверхность (рис. 6.2в) и контактный угол превышает 900. Жидкость стремится уменьшить площадь контакта с твердым телом. В состоянии равновесия: Величина Уравнение известно как соотношение Юнга-Дюпре, которое устанавливает условие равновесия сил, из которого можно определить ПН твердого тела или межфазное натяжение: Поверхностные натяжения рассмотрены как силы, приложенные перпендикулярно к единице длины периметра смачивания и действующие по касательной к соответствующим поверхностям (рис. 6.3). Рис. 6.3. Действие трех сил (пограничных) поверхностного натяжения. Смачиванию благоприятствует низкая свободная энергия поверхности раздела, высокая поверхностная энергия твердого тела и низкая свободная энергия поверхности жидкости.
Величины При этом различают силы когезии (слипания) и адгезии (прилипания). Первые действуют между молекулами внутри фазы, вторые – в разных фазах. Работа когезии Поскольку при этом образуется две новых поверхности жидкости, то: Работа адгезии (Свободная энергия уменьшается за счет работы сил взаимодействия). Из этих двух уравнений следует уравнение, известное как уравнение Дюпре: По этому уравнению вычисляют Таким образом силы межфазного взаимодействия (адгезионные силы) стремятся растянуть каплю, а силы когезии стягивают каплю, препятствуя растеканию. Определение Эта величина определяется как значение Жидкость с Численно
Рис. 6.4. Определение Известно эмпирическое соотношение, которое соблюдается для многих систем – это правило Антонова: Связь между величинами где Ф – эмпирический параметр, который можно рассчитать теоретически из молекулярных свойств через константы Гамахера и потенциал Леннарда-Джонса.
|