Смачивание и краевой угол

Смачивание – это поверхностное явление, заключающееся во взаимодействии жидкости с твердым или другим жидким телом при наличии одновременного контакта трех несмешивающихся фаз, одна из которых – воздух (газ).

Степень смачивания количественно характеризуется безмерной величиной косинуса краевого угла (угла смачивания) или краевым углом.

Если каплю жидкости нанести на поверхность твердого тела (вещества взаимно нерастворимы), то возможны 2 случая:

1) жидкость остается на поверхности другой фазы в виде капли определенной формы;

2) капля растекается по поверхности.

Рассмотрим 1 случай, когда в условиях равновесия капля жидкости не растекается на поверхности твердого тела.

К выводу уравнения Юнга: 1- газ, 2- жидкость, 3- твердое тело.

Поверхностная энергия твердого тела стремится уменьшиться, растягивая каплю по поверхности, она равна . Межфазная энергия стремится сжать каплю, снижение энергии за счет уменьшения площади. Когезионные силы внутри капли препятствуют также растеканию жидкости. Действие когезионных сил направлено по касательной к сферической поверхности капли из точки границы сосуществования трех фаз и равна . Угол - угол смачивания образуется двумя касательными, ограничивающими смачиваемую жидкость.

Если рассматривать как энергию, приходящуюся на единицу поверхности или на единицу длины, то все составляющие поверхностной энергии можно выразить с помощью векторов сил. Тогда в состоянии равновесия:

(5.8)

Это соотношение называется законом Юнга.

Отсюда:

(5.9)

Чем меньше , тем больше , тем лучше смачивание поверхности.

, - поверхность смачивается данной жидкостью.

, - не смачивается.

Угол - граница между смачиваемостью и несмачиваемостью поверхности, избирательность смачиваемости отсутствует.

Например: смачиваемость водой Кварц

Малахит

Графит

Парафин

Тефлон

Дата добавления: 2014-01-11