ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Методы определения краевого угла смачивания из "Адгезия жидкости и смачивания" Прямые измерения краевого угла. Адгезия жидкости и ее способность смачивать твердые поверхности в соответствии с уравнениями (1,5) и (I, 10) характеризуются краевым углом и работой адгезии. Эти два важнейших показателя поддаются непосредственному измерению. [c.52] Равновесное значение краевого угла можно было бы рассчитать согласно уравнению (1,5) по известным поверхностным натяжениям. Однако из трех поверхностных натяжений Ттг, Утж и 0ЖГ можно измерить общедоступными методамитолько одно — поверхностное натяжение на границе жидкости с газообразной средой. Поверхностное натяжение твердого тела на границе с жидкой и газообразной фазами трудно определить экспериментально. Поэтому рассчитать краевой угол при помощи уравнения (I, 5) не представляется возможным. В связи с этим остановимся на методах определения краевого угла. [c.52] Один из этих методов предусматривает непосредственное измерение краевого угла по форме капли, находящейся на пластинке Каплю проектируют на экран (рис. 11,1), добиваясь максимальной резкости в изображении контура капли. При измерении краевого угла таким методом необходимо зарисовать по проекции или сфотографировать форму капли. На снимке или на рисунке проекции капли проводят касательную в точке пересечения контура капли с подложкой и измеряют угол наклона этой касательной (см. рис. II, 1). Возможная ошибка измерения краевого угла может составлять 3—5°. Краевой угол очень малых капель измеряют, исходя из предположения, что капля сферична 2о-122 Это несколько повышает точность измерения, хотя и в данном случае она составляет 1—2°. [c.52] На плоской поверхности трудно получить симметричную каплю, в связи с этим применяют метод принудительного формирования капли 1 . [c.53] Определение краевого угла может быть осуществлено методом наклона пластины, помещенной в жидкость (рис. 11,2). [c.53] Помещенная в жидкость пластина наклоняется на определенный угол. В случае гидрофобной поверхности пластины (рис. П, 2, а, б) величина краевого угла в сумме с углом ai составляет 180°, т. е. ai + 0 = 180°. Измерив угол аи нетрудно определить и краевой угол. На гидрофильной поверхности (рис. 11,2, в, г) сумма углов аа и 0 равна 90°, т. е. 0 + аг = 90°. Поэтому угол наклона пластины в этом случае равен краевому углу. [c.54] Высота подъема жидкости по вертикальной стенке. [c.54] Из приведенных данных следует, что высота подъема жидкости незначительна. Поэтому она должна измеряться с большой точностью. Так, ваработе 2 точность измерения составляла 0,001 см. Если высота столба жидкости измеряется с точностью 2-10 см, а СГшг = 25 эрг/см , то краевой угол рассчитывается с точностью О,Г. [c.54] Формула (П, 6) является упрощенной, но менее точной, чем формула (И, 2). [c.55] Для различных отношений /г/го и Го/гк по таблицам определяют краевой угол. Этот метод пригоден для краевых углов, значения которых не превышают 20°. [c.55] Ошибки в расчетах краевого угла по форме капель связаны с неточностью определения контура капли кроме того, возможны нерегулярные ошибки, вызванные отклонениями от условий, в которых справедливы расчетные уравнения и таблицы. [c.56] Точность измерений контура капли зависит не только от абсолютных значений радиуса и высоты капли, но и их отношения. Ошибки, полученные в результате измерений этого отношения, обозначим через АН/г. Нерезкость контура капли, т, е. ошибку измерения проекции капли, перпендикулярной крнтуру капли, обозначим через Аг. Для определения соотношения между /гиг надо знать угол ф, т. е. угол наклона касательной в любой точке контура капли (см. рис. И, I). Ошибки при измерении этого угла равны Аф. [c.56] Можно оценить вклад различных составляющих ошибки при фотографировании контура. капли. Для капли диаметром 1,6 мм при увеличении, равном 5, ошибка за счет Аг не будет превышать 0,4%. При дальнейшем увеличении размеров капли относительная ошибка А/г/г падает. Однако чрезмерное увеличение ведет к росту размеров фотоснимков, что в некоторых случаях создает затруднения при их обработке. Наибольшая точность расчета достигается в тех случаях, когда краевой угол имеет значения 30—60° и более 115°. [c.56] Ошибки в измерениях краевого угла по профилю капли могуг быть вызваны отклонением капли от оси симметрии. Эти отклонения возникают в результате попадания пузырька воздуха внутрь капли, за счет негоризонтальности и шероховатости смачиваемой поверхности и других причин. [c.56] Особые случаи определения краевого угла. Непосредственное определение краевого угла возможно при контакте с твердой поверхностью двух жидкостей зб-139 д смачивании поверхности расплавами. [c.56] Измерение краевого угла и адгезии расплавов металлов сопряжено с экспериментальными трудностями Навеску металла помещают в тугоплавкую пробирку, которую устанавливают в печь таким образом, чтобы можно было спроектировать на экран образовавщуюся каплю расплава. [c.57] Метод погружения пластин обычно применяют для определения краевых углов на гидрофильных поверхностях. В этих условиях будет происходить втягивание пластинки в жидкость и увеличение ее массы на величину Д/ng (где Ат — разность в массе между частично погруженной в жидкость и сухой пластинкой). [c.57] Приборы для определения краевого угла позволяют по известным Ожг, Ь, Ат, р и S найти его величину в зависимости от глубины погружения пластины. [c.57] Широко применяют метод измерения краевого угла путем погружения в жидкость полого цилиндра. Этот метод более точен, чем метод погружения пластины. [c.58] В этих условиях краевой угол также определяют на основе уравнения (II, 10). [c.58] Вернуться к основной статье