Смачивание и не смачивание

Вблизи границы между жидкостью и твердым телом нельзя не считаться с силами притяжения между молекулами жидкости и молекулами твердого тела.

Если эти силы больше сил взаимодействия между молекулами самой жидкости, то жидкость смачивает поверхность твердого тела. В этом случае жидкость подходит к поверхности твердого тела под некоторым острым углом θ. краевой угол,образованный касательными к поверхности жидкости и к поверхности твердого тела. Если силы взаимодействия между молекулами жидкости превосходят силы их взаимодействия с молекулами твердого тела, то краевой угол θ оказывается тупым (рис. 4). В этом случае говорят, что жидкость не смачивает поверхность твердого тела. При полном смачивании θ = 0, при полном несмачивании θ = 180°.

Рис.4.

Капиллярными явлениями называют подъем или опускание жидкости в трубках малого диаметра – капиллярах. Смачивающие жидкости поднимаются по капиллярам, несмачивающие – опускаются. Визуально легко определить, когда жидкость смачивает твёрдое тело, а когда – нет (демонстрирует кодограмму с выпуклым и вогнутым менисками). При смачивании мениск(от греч. — полумесяц) — искривлённая свободная поверхность жидкости в месте её соприкосновения с поверхностью твёрдого тела,- вогнутый, краевой угол острый(рис 5.а). При несмачивании мениск выпуклый, а краевой угол тупой(рис 5.б).Если жидкость смачивает капилляр, то благодаря действию сил поверхностного натяжения жидкость поднимается на высоту h относительно уровня жидкости в широком сосуде. В случае несмачивания она опускается на высоту h. Эти явления обусловлены действием равнодействующей сил поверхностного натяжения, которая в случае смачивания направлена вверх, а в случае несмачивания – вниз.

Рис 5.а. рис 5.б.

Получим формулу для расчёта высоты поднятия или опускания жидкости в капиллярных трубках. Сила тяжести F_т столба жидкости в капилляре уравновешивается силой поверхностного натяжения F .

F_т=F_н; F_н = σ • 2 r; F_т = mg = ρV g = ρ r hg.;

Приравниваем значения сил тяжести и силы поверхностного натяжения, получаем следующее уравнение: σ • 2 r = ρ r hg.; откуда

где – σ коэффициент поверхностного натяжения, r, d – радиус и диаметр капилляра соответственно, ρ,-плотность жидкости.

Дата добавления: 2014-12-08