Смачивание равновесие

При смачивании равновесие сил выражается следующим уравнением Юнга /34/ [c.96]

Система (9.59) содержит пять эмпирических функций двух переменных /с,., Pj (г = 1, 2, 3 ] = 1, 2). В качестве их аргументов можно выбрать любые две насыщенности из трех, в сумме составляющих единицу. Однако в силу несимметричности уравнений капиллярного равновесия относительно номеров фаз удобно зафиксировать аргументы и придерживаясь правила нумерации фаз, учитывающего их различия по смачиваемости породы пласта. Будем считать, что индекс i = 1 всегда отвечает наиболее смачивающей фазе, г = 2-наименее смачивающей (или несмачивающей) фазе, а г = 3-жидкости с промежуточной смачиваемостью. Кроме того, считаем, что краевые углы смачивания в каждой точке одинаковы. Тогда для системы вода-нефть-газ такой способ упорядочивания фаз будет зависеть от того, какой является пористая среда-гидрофильной (лучше смачиваемой водой) или гидрофобной (лучше смачиваемой нефтью). В гидрофильной среде индексы 1, [c.284]

Явление смачивания, приводящее к формированию краевого угла между жидкостью и твердой подложкой, лежит в основе механизмов, определяющих равновесие и кинетику влаги в пористых телах. Величина равновесного краевого угла 0о определяется полем поверхностных сил и энергией взаимодействия жидкости с твердой подложкой. Слабое взаимодействие ведет к несмачиванию, сильное —приводит к растеканию жидкости по поверхности, ее полному смачиванию. [c.210]

Рассмотрение теории смачивания начнем с определения понятия краевого угла 0о. В состоянии равновесия краевой угол определяется в точке пересечения с подложкой продолжения невозмущенного поверхностными силами профиля капли или мениска (рис. 13.1, кривая 1). [c.211]

До сих пор рассматривались состояния термодинамического или механического равновесия системы мениск — пленка. При движении капель или менисков распределение давлений в переходной зоне и пленке меняется, что приводит к изменению также и поверхности мениска. Если теперь продолжить невозмущенный профиль мениска до пересечения с подложкой, то определенное этим формальным методом значение краевого угла обнаруживает зависимость от скорости V смещения периметра смачивания. Динамические краевые углы 0а начинают отличаться от статических 0о и превышать их при и>10 см/с. Теория динамических краевых углов развита пока только для случая полного смачивания, когда мениск наступает с постоянной скоростью на равновесную смачивающую пленку. Решение удается получить численными методами на основе уравнения (13.1) [564]. Полагая, что условие пологости профиля переходной зоны сохраняется и при течении, из (13.1) можно получить следующее выражение для градиента давления в направлении течения [c.221]

На рис. УП-2 изображены две равные, почти соприкасающиеся сферические твердые частицы А м Б, между которыми находится связанная поровая влага. В направлении, указанном стрелкой, на влагу действует разность давлений, находящаяся в равновесии с капиллярными силами, направленными в противоположную сторону. В результате этого влага перемещается из своего первоначального положения так, что радиус кривизны мениска 1 становится меньше радиуса а угол смачивания а — меньше угла р. В данном случае величина силы тяжести значительно меньше разности давления и ею можно пренебречь. [c.269]

Авторы [206] указывают, что когда в порах имеется погребенная вода, то в течение всего процесса заводнения существуют условия, близкие к равновесию смачивания. [c.179]

Высыхание пленки. Для высоких паросодержаний при кольцевом течении высыхание пленки происходит, вероятно, тогда, когда расход жидкости в ней приближается к нулю. Относительно высыхания пленки в бинарной или многокомпонентной с.меси отсутствуют экспериментальные данные или теоретические модели. Однако можно рекомендовать метод, предложенный Хьюиттом (см. 2.7.3). Из результатов [5] очевидно, что расход в жидкой пленке и унос жидкости в паровое ядро определяются в основном гидродинамическими эффектами, влияние переноса массы на распределение фаз мало. При интегрировании уравнений, приведенных в 2,7.3, следует предположить, что между жидкостью и паром в каждом сечении существует равновесие. Если это важно, то можно ввести небольшие отклонения от положения равновесия, используя уравнения, записанные в [5J. Распад жидкости на ручейки может происходить раньше, чем в чистой жидкости, вследствие эффектов поверхностного натяжения и температурного градиента. Из рис. 4 следует, что минимальная скорость смачивания для смеси вода — п-пропанол сильно зависит от состава 115]. [c.423]

Онв). При ЭТОМ краевой угол смачивания уменьшается. Это со-ответствует улучшению условий прилипания капель воды к поверхности поровых каналов, гидрофилизации пласта и, следовательно, увеличению его нефтепроницаемости. Для системы нефть в воде из условия равновесия фаз имеем [c.151]

Полная энергия любого кристалла кварца (или его обломка) представляет сумму внутренней энергии, необходимой для образования атомной решетки, и поверхностной энергии, затрачиваемой на удержание частиц поверхностного слоя в равновесии. При смачивании зерен среды водой выделяется избыток свободной энергии, необходимой для создания поверхностного слоя на границе кварц—вода. Так если 111 — полная энергия кристалла кварца с площадью поверхности 5, а — полная энергия второй фазы (воды), то полная энергия всей системы и = и] + и2 + о5. [c.208]

Метод отрыва кольца. Определение поверхностного натяжения методов отрыва кольца сводится к измерению силы Р, необходимой для отрыва проволочного кольца от поверхности жидкости. Одним из основных условий определения а рассматриваемым методом является полное смачивание кольца исследуемой жидкостью. В этом случае при отрывании кольца вместе с ним поднимается и столбик жидкости, сила тяжести которого равна приложенной силе. Отрыву жидкости препятствуют силы поверхностного натяжения. В момент равновесия, когда внешнее усилие достигает значений сил поверхностного натяжения, столбик жидкости разрушается, и кольцо отрывается от поверхности жидкости. [c.15]

Краевой угол 0 (рис. П.6), определяемый как угол между твердой поверхностью и касательной в точке соприкосновения трех фаз, является мерой смачивания и зависит от соотношения коэффициентов поверхностного натяжения на границах соприкасающихся фаз. Значение этого угла определяется условием механического равновесия сил поверхностного натяжения на границах фаз твердое—жидкость Оц, жидкость—газ Огз и твердое—газ ai3 i [c.48]

Равновесие на границе трех фаз. Угол смачивания. Если капля, нанесенная на поверхность другого вещества, не растекается полностью, то на ее периферии вдоль одной линии пересекаются три межфазные поверхности — капля/пар, подложка/пар и капля/подложка. Углы, под которыми встречаются эти поверхности, очевидно, не могут быть произвольными. При изменении длины линии пересечения изменяются форма капли г, оо [c.87]

Формулы (1) — (3) могут быть также рассмотрены как силовая интерпретация условий механического равновесия, вполне эквивалентная энергетическому выводу, приведенному выше. Для этого надо показать, что член и1г является силой на единицу длины, возникшей за счет искривления периметра смачивания с натяжением х, т. е. что ее можно суммировать с силами поверхностного натяжения а. [c.252]

Добавляя силу двумерного давления х/г, которая лежит в плоскости, определяемой периметром смачивания, и направлена к его центру, получаем условия равновесия периметра смачивания для рассмотренного случая капли на твердой подложке (2). В более общем случае капли, лежащей на границе раздела жидких фаз, условие равновесия также может быть получено в виде баланса сил натяжения на периметре смачивания. [c.253]

Равновесие сил по периметру смачивания определяется равенством нулю суммы проекций натяжений на линии периметра смачивания в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Выбирая одно из этих направлений горизонтальным, получаем для него [c.253]

Равновесная ситуация (рис. 7, а), однако, не могла бы реализоваться без достаточно большой силы G, прижимающей шарик к поверхности капли, так как сила и/г, сжимающая периметр смачивания, воспрепятствовала бы этому, поскольку х/г- - оо при г -> О и при малых О равновесие установилось бы в таком виде, как на рис. 7, б, т. е. без образования заметного трехфазного контакта. [c.263]

Если бы равновесие по периметру смачивания (вдоль касательной Т) могло установиться, то условие такого равновесия должно было бы выглядеть так [c.263]

Применив условие равновесия периметра смачивания (7) [c.273]

При равновесии угол смачивания 0 связан с межфазным натяжением следующим соотношением [c.474]

При смачивании поверхности капилляра жидкостью возникает вогнутый мениск, при несмачивании выпуклый. Если капилляр опустить в жидкость, то вследствие возникновения капиллярного давления внутри капилляра граница жидкости перемещается до тех пор, пока не установится равновесие между гидростатическим давлением и капиллярным давлением. При этом смачивающая жидкость поднимаете , а несмачивающая, наоборот, опускается. В состояний равновесия [c.8]

В качестве наиболее удовлетворяющего всем требованиям метода может быть рекомендован метод наибольшего давления пузырька. Применительно к измерениям поверхностного натяжения растворов этот метод разработан Ребиндером и в литературе описан достаточно подробно [4, 5]. Он позволяет относи тельно просто реализовать условия, обеспечивающие строгость и точность измерений. Его преимущество в том, что удобно проводить измерения с небольшим количеством жидкости в легко термостатируемом объеме, защищенном от загрязнений и испарения. Результаты измерений не зависят от условий смачивания, равновесные значения поверхностного натяжения получаются истинными. Все это делает метод особенно пригодным для измерения поверхностного натяжения растворов и на границе двух несмешивающихся жидкостей. Если прибор имеет хороший микрокран и систему тонких капилляров, регулирующих скорость нарастания давления, то можно легко достичь скорости образования одного пузырька за 1—3 мин, что вполне удовлетворяет условиям достижения равновесия. [c.13]

Сущность работы. Если калориметр с хорошей тепловой изоляцией заполнить испытуемой жидкостью, выдержать до достижения полного температурного равновесия, а затем, перемешивая, всыпать в жидкость исследуемый порошок, то вследствие выделения теплоты смачивания жидкость нагревается и расширяется. Измеряя расширение и зная цену деления измерительного капилляра, можно рассчитать теплоту смачивания, приходящейся на г адсорбента. Предлагается использовать простейший тип калориметра. [c.151]

Величину равновесного краевого угла смачивания 0 можно-выразить как функцию поверхностных натяжений (см. рис. 164, а). Из условий равновесия вытекает, что [c.345]

Рассмотрим условия равновесия при смачивании твердого тела жидкостью (рис. 55). [c.135]

Для измерения краевых углов было предложено довольно много методов, так как точное измерение встречает ряд трудностей. Эти трудности связаны, главным образом, с явлением статического и динамического гистерезиса смачивания. Гистерезисом смачивания называется отклонение величины краевого угла от значения его, соответствующего состоянию равновесия капли. [c.138]

Для определения теплоты смачивания порошка в чисто вымытую и высушенную. пробирку наливают жидкость (10 см ), смачивающую порошок, например дистиллированную воду, и выжидают (2—3 ч), пока система придет в равновесие. [c.151]

Угол 0 между поверхностью капли и поверхностью твердого тела, измеряемый со стороны жидкости, носит название краевого угла или угла смачивания. Форма капли в состоянии равновесия соответствует минимуму энергии Гельмгольца (или Гиббса) системы. При этом [c.197]

Как видно из рис. 111.9, птица состоит из двух соединенных трубкой колбочек, содержащих летучую жидкость и герметически запаянных. Вся система может вращаться вокруг оси, закрепленной в стационарной основе, причем положение равновесия показано в левой части рисунка. Голова птицы покрыта слоем поглощающего влагу материала типа ваты. Вся система приводится в действие путем смачивания головы, например, при опускании клюва в воду, как в положении б. [c.74]

Косвенные определения критерия смачивания используются главным образом при изучении порошкообразных материалов. К их числу относятся измерение скорости пропитки порошка испытуемой жидкостью, изучение нестационарной фильтрации и др. При оценке критерия смачивания следует учитывать, что равновесное состояние капли или пузырька газа устанавливается не сразу. Задержка в наступлении равновесия связана с вытеснением молекул воздуха с поверхности и преодолением сил трения и других энергетических препятствий (кинетический гистерезис смачивания). [c.51]

В зависимости от Рк могут реализоваться различные состояния и, соответственно, толщины смачивающих пленок. Так, при малом капиллярном давлении Рк — на рис. 1.6) в зависимости от степени гидрофильности подложки могут возникать либо толстые (порядка 100 нм) усто 1чивые пленки (изотерма /), либо также достаточно толстые, но метастабильные р-пленки (изотерма 2). При приближении капиллярного давления к критическому они могут прорываться, переходя в значительно более тонкие (около 10 нм) термодинамически устойчивые а-пленки, впервые исследованные в работе [46]. Наконец, при дальнейшем ухудшении смачивания (изотерма 5) находиться в равновесии с мениском могут только тонкие (/г 1 нм) а-пленки. В тонкопористых телах, где капиллярное давление велико (Р г — на рис. 1.6), метастабильное состояние водных пленок может не реализоваться. [c.17]

Изложенный способ определения краевого угла неприменим Б двух случаях. Значения 6о нельзя определить в узких щелях, где поля поверхностных сил перекрываются и облдсть постоянной кривизны мениска отсутствует. Расчеты равновесия капиллярной жидкости и пленок требуют здесь применения другого подхода [555]. В особом рассмотрении нуждаются и такие случаи полного смачивания, когда продолжение мениска не пересекает подложку (рис. 13.1, кривая 3) и краевой угол не образуется. [c.212]

Всли Л 23 (при в 0 ), то равновесие невозможно, и капля растекается, образуя тонкую плёнку на поверхности твёрдого тела, такое явление называется полным смачиванием (нарримдр, растекание воды или спирта на поверхности стекле). Условие полного смачивания обычно записывают выражением виде [c.57]

В книгу включены дополнения, в частности новые данные автора по линейному натяжению на контуре трехфазного контакта и его роли в зародышеобразовании. Одним из нас (Е. Д. Щ,укиным) с согласия автора написана новая глава о структурно-механических свойствах и реологии дисперсных систем. Другая дополнительная глава (Б. В. Дерягина и Н. В. Чураева) посвящена современному состоянию исследований смачивающих пленок — их равновесия и устойчивости, зависящих от молекулярной, электростатической и структурной составляющих расклинивающего давления. Эти исследования важны как для теории коллоидно-поверхностных явлений — смачивания, адсорбции и капиллярной конденсации, так и для приложений — флотации, нанесения покрытий, почвоведения и гидротехники. [c.6]

Когда пузырек находится в положении 3, капиллярное давление достигает максимальной величины 2alr, которая не зависит от угла смачивания. Очевидно, что полное внешнее давление, равное сумме капиллярного и гидростатического давлений, в этот момент будет также максимально и при равновесии будет равно давлению воздуха в пузырьке. Начиная с этого момента, пузырек растет самопроизвольно до тех пор, пока не оторвется от капилляра, [c.118]

При соприкосновенип с поверхностью жидкости пластина 4 силами поверхностного натяжения, действующими по ее периметру смачивания, втягивается в жидкость до тех пор, пока сила жесткости пружины и архимедова сила не уравновесят втягивающую силу. Из условия механического равновесия пластины при полном ее смачивании жидкостью можно получить следующее выражение для расчета новерхностного натяження [c.28]

Исходя из общего условия минимальной поверхностной энергии при равновесии соприкасающихся сред, за меру смачивания тела жидкостью можно принять убыль свободной поверхностной энергии при образовании межфазной поверхности между жидкостью и твердым телом. Отсюда следует, что из двух жидкостей лучше смачиваёт данную поверхность та, при растекании которой поверхностная энергия системы уменьшается на большую величину. Поскольку смачивание сопровождается уменьшением поверхностной энергии, в процессе смачивания выделяется тепло. Теплота смачивания I см поверхности обычно колеблется от 10 до 10 кал.-Теплота смачивания может служить характеристикой способности жидкости смачивать поверхность твердого тела, если нельзя определить краевой угол смачивайия, например при смачивании жидкостью порошков. [c.156]

В капилляре поверхность жидкости, вследствие явления смачивания, приобретает форму мениска. При смачивании капилляра мениск — вогнутый, при несмачивании — выпуклый (см. раздел Смачивание ). Если капилляр поместить вертикально таким образом, чтобы он пересекал границу раздела двух фаз, то вследствие возникновения капиллярного давления равновесие в системе нарушается и граница раздела фаз начнет перемещаться вверх или вниз в зависимости от условий избира-тёльного смачивания. Процесс перемещения границы внутри капилляра будет продолжаться до тех пор, пока изменение гидростатического давления не уравновесит капиллярное давление. Таким образом, в состоянии равновесия [c.99]

Первый из этих методов основан на явлении смачиваемости. Если на исследуемую металлическую поверхность в растворе электролита поместить пузырек газа, то образуется граница трех фаз (рис. 23) металла 1, раствора 2 и газа 3. Угол между поверхностью металла и касательной к границе раствор— газ в точке А, где сходятся все три фазы, называется краевым углом смачивания. Как показывает термодинамический анализ, условие равновесия на трехфазной границе описывается уравнением [c.46]

Угол смачивания 0, который устанавливается при равновесии трехфазной системы (твердое тело — жидкость — газ), зависит только от поверхностного натяжения на границах раздела фаз. Если рассматривать поверхностное натяжение как силу, действующую т гменциально к поверхности раздела фаз, то связь между углом ачивания и поверхностными натяжениями можно выразить уравнением Юнга. [c.312]

Как известно, степень заполнения подложки ОН-группами проявляется в той или иной степени гидрофильности поверхностн образца. Химический контроль степени гидроксилирования по-верхности пластин кремния или кварца ввиду ее малой величины весьма затруднителен, поэтому ее определяют по изменению краевого угла смачивания поверхности жидкой водой, Равновесный краевой угол представляет одну из важнейших характеристик смачивания. Величина этого угла может бьт, оценена исходя из известного положения термодинамики о том, что в состоянии равновесия свободная энергия системы минимальна, Энергетическими характеристиками поверхности твердого тела в контакте с жидкостью являются удельная свободная поверхностная энергия н поверхностное натяжение а. Для определения условия равновесия фаз при смачивании рассчитьь вают работу, связанную с изменением площадей контакта. Зависимость равновесного краевого угла 0о от поверхностного натяжения на границе раздела трех фаз твердой подложки, жидкой капли и окружающей их газовой атмосферы, выражается уравнением [c.79]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология