Статический гистерезис смачивания

Теплота смачивания.

Процесс смачивания твердого тела жидкостью является экзотермическим, т.е. сопровождается выделением тепла. Причем, большее количество тепла выделяется при смачивании той жидкостью, которая лучше смачивает твердую поверхность. Следовательно, теплота смачивания может служить термической характеристикой смачивания данной поверхности. Количественной характеристикой выделяющейся при смачивании жидкостью твердой поверхности является удельная теплота смачивания

или ,

где Е – количество выделившейся теплоты; V_ж и m_ж - объем или масса жидкости.

Для пористых сред удельная теплота смачивания меняется в широком диапазоне (от 1 до 125 кДж/кг) и зависит от степени дисперсности и шероховатости поверхности. Например, для месторождений Западной Сибири удельная теплота смачивания нефтенасыщенных кернов составляет 6,3 – 24,4 кДж/кг.

Обратимся еще раз к уравнению Юнга (2.4.2). Как видно из уравнения, краевой угол избирательного смачивания не зависит от размеров капли. Проведем мысленно эксперимент по увеличению объема капли воды, находящейся на поверхности твердого тела в окружении нефти (рис.2.4.9).

Рис. 2.4.9. Статический гистерезис смачивания.

Очевидно, что в начале процесса капля жидкости станет более выпуклой, и угол смачивания увеличится , но затем, по мере перехода системы в состояние равновесия, значение угла должно стать первоначальным. В силу проявляющихся адсорбционных явлений, процессов межмолекулярного взаимодействия и сил трения установление равновесного значения угла смачивания происходит не мгновенно.

Аналогичный эффект будет наблюдаться при попытке уменьшить объем жидкости: капля вначале станет более плоской, и угол смачивания уменьшится , а затем вновь будет стремиться к первоначальному, и капля будет как бы стягиваться. Этот процесс – не мгновенного установления равновесного угла смачивания при перемещении периметра смачивания жидкости по твердой поверхности – называется статическим гистерезисом смачивания. Причем, в первом случае угол, образующийся при расширении периметра смачивания, когда вода вытесняет нефть с твердой поверхности, называется наступающим , а во втором – при сокращении периметра смачивания и вытеснении воды нефтью с поверхности – отступающим .

Дата добавления: 2014-12-16