АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Смачивание и растекание жидкости. Закон Юнга.

Смачивание представляет собой адгезионное взаим-ие двух конденсированных фаз в присутствии третьей, чаще всего газообраз-ной, фазы. Иным способом смачивание можно определить как по-верхностное явление, заключающееся во взаимодействии жидкости с твердым телом или другой жидкостью при наличии одновременного контакта трех несмешивающихся фаз. Основной количественной характеристикой смачивания явлется угол смачивания Θ, который представляет собой угол между касательной, проведенной к поверхности жидкости в точке соприкосновения трех фаз, и смоченной поверхностью (твердого или жидкого тела).

В зависимости от величины угла смачивания различают следующие явления: а) если Θ = 0º, то происходит полное смачивание, называемое также растеканием; б) если 0º < Θ < 90º, то имеет место смачивание (рис. 2.11, а); в) если Θ = 90º, то говорят о нейтральном смачивании; г) если 90º < Θ < 180º, то наблюдается ограниченное смачивание, или несмачивание (рис. 2.11, б); д) если Θ = 180º, то имеет место полное несмачивание. Выведем соотношение между значениями поверхностного натяжения на границах раздела контактирующих фаз и углом смачивания Θ. В точке O действуют три силы - σт–г, σт–ж, σж–г (рис. 2.12).

σж–г – сила, направленная по касательной к поверхности раздела фаз «жидкость - газ»; σт–ж – сила, направленная параллельно поверхности раздела фаз «жидкость – твердое тело», стремящаяся сократить площадь контакта этих фаз и препятствующая растеканию капли; σт–г – сила, направленная параллельно поверхности раздела «твердое тело - воздух», стремящаяся растянуть каплю по поверхности твердого тела и увеличить площадь контакта «жидкость – твердое тело». В состоянии равновесия между σт–г, σт–ж, σж–г в случае смачивания или несмачивания соблюдаются соотношения (2.23) или (2.24):

уравнением Юнга. Из уравнения Юнга следует, что характер смачивания определяется соотношением между величинами σт–г и σт–ж, а также величиной σж–г, а именно: а) если σт–г > σт–ж, то cosΘ > 0 и Θ < 90°; жидкость смачивает поверхность твердого тела; б) если σт–г = σт–ж, то cosΘ = 0 и Θ = 90°; наблюдается нейтральное смачивание; в) если σт–г < σт–ж, то cosΘ < 0 и Θ > 90°; жидкость не смачивает поверхность твердого тела; г) чем меньше величина σж–г, тем больше величина cosΘ и тем лучше жидкость смачивает поверхность твердого тела.

Величина угла смачивания зависит от природы контактирующих фаз и температуры. При увеличении температуры угол смачивания уменьшается, что определяется, главным образом, температурной за-висимостью поверхностного натяжения на границе раздела фаз «жидкост – газ». Природа контактирующих фаз влияет на величину Θ сложным образом. Согласно приближенному правилу, лучше смачивает поверхность та жидкость, которая по природе (полярности) ближе к смачиваемой поверхности и имеет меньшее поверхностное натяжение.Все поверхности можно условно разбить на две группы: гидрофильные (олеофобные), которые хорошо смачиваются полярными(например водой H2O) и не смачиваются неполярными жидкостями(например маслом или бензолом C6H6), и олеофильные (гидрофобные) которые хорошо смачиваются неполярными (например маслом или бензолом C6H6) и не смачиваются полярными жидкостями (например водой H2O).

Для определения Wадг уравнение Дюпре в виде (2.20) не используют, поскольку экспериментальное определение величин σт–г и σт–ж затруднено. Поэтому выражение преобразуют, используя уравнение Юнга (2.25). Для этого уравнение (2.20) представляют в виде

уравнением Дюпре – Юнга. Из этого уравнения следует, что, чем меньше угол смачивания Θ, тем больше работа адгезии одной и той же жидкости по отношению к различным твердым поверхностям.

Проанализируем уравнение (2.27):

а) полное смачивание (растекание), Θ = 0, cosΘ = 1 и Wадг = Wког; б) смачивание, 0

< Θ < 90o, 0 < cosΘ < 1, Wког / 2 < Wадг < Wког; в) несмачивание, 90o < Θ < 180o,

–1 < cosΘ < 0, Wадг < Wког / 2.

Дата добавления: 2015-10-11 | Просмотры: 2070 | Нарушение авторских прав