Смачивание условие равновесия

Условие равновесия (минимум свободной энергии) находят методами вариационного исчисления. Для точки, находящейся на периметре смачивания, условие равновесия имеет вид [5] [c.17]

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]

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]

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

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]

Рассмотрим каплю жидкости на поверхности твердого тела в условиях равновесия (рис. Рис. 8.5. Капля жид-8.5). Поверхностная энергия твердого тела, ости иа поверхности стремясь к уменьшению, растягивает каплю твердого тела по поверхности. Эта энергия выражается поверхностным натяжением твердого тела на границе с газом оз.ь Межфазная энергия оа.з стремится, наоборот, сжать каплю — уменьшить свою поверхностную энергию за счет уменьшения площади поверхности. Против растекания действуют когезионные силы внутри капли. Эта составляющая направлена от границы между твердой, жидкой и газообразной фазами по касательной к сферической поверхности капли и равна 02,1. Угол 0, внутри которого расположена жидкая фаза, называют краевым углом смачивания. Все составляющие можно выразить с помощью векторов сил. Равновесие описывается соотношением [c.289]

Основное внимание физическая химия уделяет изучению законов протекания химических реакций. В связи с этим, в первую очередь, необходимо изучение условий равновесия химических реакций и зависимости их направления от таких параметров, как температура, давление, концентрация. Это является предметом химической термодинамики. Скорости, с которыми совершаются химические превращения, и причины, приводящие к ускорению или замедлению реакций, изучает химическая кинетика и катализ. Большое место в физической химии занимает изучение строения атомов и молекул и состоящих из них жидкостей и твердых тел. Все возрастающее значение приобретает в последние десятилетия физическая химия процессов, развивающихся на поверхностях жидкостей и твердых тел, например смачивание, адсорбция. Эти процессы особенно важны для систем с высокоразвитой поверхностью, таких, например, как туманы, активные угли с огромной внутренней поверхностью, характеризующейся большим числом микроскопических пор и каналов. Это направление физической химии стало самостоятельной наукой — коллоидной химией. [c.12]

Рассматривая поверхностные натяжения как силы, приложенные перпендикулярно, к единице длины периметра смачивания и действующие по касательной к соответствующим поверхностям (рис. III—10), можно записать условие равновесия этих сил, выражаемое уравнением Юнга [c.94]

Поскольку соотношение жидкость — газ при этом способе очистки очень мало, целесообразно использовать для абсорбции аппараты с колпачковыми или клапанными тарелками. Насадочные абсорберы в данном случае неприемлемы, так как для смачивания насадки необходимо значительно большее количество жидкости, чем следует по условиям равновесия. [c.333]

Смачивание жидкостью поверхности твердых тел характеризуется величиной равновесного краевого угла 0о, который определяется в точке пересечения продолжения профиля невозмущенной поверхностными силами объемной жидкости с подложкой (рис. XI.1). Условия равновесия в такой системе определяются известным уравнением Юнга [c.359]

Иначе обстоит дело в случае капель (рис. XI. 10). Здесь для полу чения условий равновесия следует обратиться к уравнению (XI.16). Покажем вначале, что оно дает совпадающее с (XI. 8) условие равновесия для цилиндрических менисков в плоских щелевых капиллярах, когда граница смачивания не искривлена Ь = оо) [44]. Тогда уравнение (XI.16) принимает следующий вид [c.373]

Она идентична условию равновесия капли в форме уравнения (3.2.3). Ее правая часть является суммой или разностью натяжений нри 0 = я и 0 = 0 соответственно. Таким образом, правило Антонова относится к случаю полного смачивания и является частным видом выражения (3.2.3) или (3.2.12). Следует, однако, заметить, что натяжение о поверхности твердого вещества обычно вычисляется из экспериментальных данных о его смачиваемости жидкостью. Если эксперимент проводится в условиях равновесия системы твердое вещество—жидкость—пар, то тогда вычисляется величина 0123, а не Оп, и в формуле (3.2.12) следует сделать соответствующую замену, что характерно для формул, где фигурирует натяжение 013 сухой границы. В трехфазных системах граница всегда мокрая , т. е. имеет слой адсорбированных паров жидкой фазы или эквивалентный ему слой, образующийся путем поверхностной диффузии нелетучей жидкости. Даже с оговорками такой способ распространения вещества жидкой фазы по поверхности субстрата нельзя назвать растеканием жидкости . [c.565]

В промежуточном случае жидкость принимает такую форму, при которой энергия системы минимальна, а поверхность жидкости образует с твердым телом некоторый угол 0, называемый углом смачивания (рис. 15). Он может быть вычислен из условия равновесия сил поверхностного натяжения, приложенных к периметру капли. Обозначим yia — поверхностное натяжение на границе жидкость — воздух уаз —то же на границе твердое тело —воздух yi2 —то же между жидкостью и твердым телом. Из механики известно, что состояние статического равновесия выполняется при условии равенства нулю суммы проекций всех сил тогда [c.45]

Однако рассмотрение условий равновесия жидкости на поверхности твердых тел только с позиций законов капиллярности не дает возможности полностью описать поведение жидкого адгезива. Например, наименьшим значениям у и угла смачивания не всегда соответствует максимальная высота поднятия жидкости в капилляре или зазоре. Кроме термодинамических параметров в реальных условиях приходится учитывать вязкость жидкости, т. е. принимать во внимание динамику процесса смачивания и растекания. [c.114]

Рис. 17. Условия равновесия при смачивании твердого тела жидкостью г — газ, ж — жидкость, т — твердое тело.

Рассмотрим условия равновесия нри смачивании твердого тела каплей жидкости , расположенной на нем (рис. 17). Сила действует касательно к плоскости твердого тела и стремится растянуть каплю, сила действует в том же направлении и стремится стянуть каплю, сила направлена по касательной к поверхности капли. Эта касательная образует с поверхностью твердого тела в точке соприкосновения трех фаз угол 0, называемый краевым или углом [c.53]

Определенной особенностью обладают загрязняющие радиоактивные вещества, которые находятся в виде жидкости. В данном случае адгезия жидкости и смачивание — две стороны одного и того же явления, именуемого адгезионным взаимодействием между жидкостью и твердым телом (поверхностью). Поверхности олеофильные (а по отношению к воде — гидрофильные) хорошо смачиваются и у них большая равновесная работа адгезии. Олеофобные (а по отношению к воде — гидрофобные) поверхности плохо смачиваются и реализуют незначительную адгезию. Смачивание поверхности определяется величиной краевого угла 0 (рис. 11.1). Условия равновесия капли на поверхности можно выразить при помощи уравнений [27] [c.184]

Уравнения (1,5) — (1,7) характеризуют условия равновесия капли жидкости при смачивании ею твердой поверхности. При помощи этих уравнений Можно оценивать адгезию капель. [c.11]

Выталкивающая сила будет противодействовать весу пластины и втягивающей силе, которая возникает по периметру смачивания L. В условиях равновесия можно написать [c.57]

При контакте пузырька с гладкой поверхностью частицы контур закрепления определяется условиями смачивания и равновесием поверхностных натяжений. Если частица имеет форму, близкую к кубу, то контур закрепления может представлять собой круг, вписанный в квадрат одной из граней этой частицы [c.298]

Рис. 11.19 иллюстрирует состояние капли жидкости на поверхности твердого тела в условиях равновесия. Поверхностная энергия твердого тела, стремясь уменьшиться, вызывает растяжение капли по поверхности. Эта энергия равна поверхностному натяжению твердого тела на границе с воздухом аз.ь Межфазная энергия на границе твердого тела с жидкостью Ог.з стремится, наоборот, сжать каплю, т. е. поверхностная энергия уменьшается за счет снижения площади поверхности. Растеканию препятствуют когезионные силы, действующие внутри капли. Действие когезионных сил направлено от границы между твердой, жидкой и газообразной фазами по касательной к сферической поверхности капли и равно 02,1 (силы гравитации не учитываются). Угол 0, который образован касательными к межфазным поверхностям, ограничивающим смачивающую жидкость, имеющий вершину на линии раздела трех фаз, называется краевым углом, и.ти углом смачивания. [c.83]

Рис. 11. Схема краевого полученным из условия равновесия капли на угла смачивания. твердой поверхности (рис. И). Краевой угол сма-

В случае смачивания расплавленными солями расплавленных металлов величина краевых углов смачивания будет зависеть от поверхностного натяжения обеих жидкостей. Например, если расплавленный металл находится на поверхности расплавленной соли, то условие равновесия может быть выражено формулой [c.204]

Жидкость, смачивающая капилляр, поднимается в нем до уровня Л, и гидростатическое давление pgh уравновешивает направленное вверх капиллярное давление рг.. В случае полного смачивания тонкого цилиндрического капилляра (когда 0 = О и рад 1ус мениска равен радиусу капилляра г) условие равновесия будет [c.144]

Характеристикой смачивающих свойств жидкости, как известно, является краевой угол (угол смачивания) ф, который определяют экспериментально как угол между плоскостью твердого тела и касательной к кривой, образующей форму капли. При полном смачивании краевой угол равен нулю, при полном несмачивании— 180°. В условиях равновесия краевой угол определяется формулой [c.65]

Равновесный краевой угол представляет одну из важнейших характеристик смачивания. Уравнение, определяющее величину равновесного краевого угла, можно вывести разными способами. Наиболее строг и последователен метод, основанный на известном положении термодинамики о том, что в состоянии равновесия свободная энергия системы минимальна (при постоянстве температуры, объема и состава). В связи с этим для определения условий равновесия при смачивании необходимо учитывать энергетические изменения, которые происходят на поверхности раздела фаз. [c.14]

Для определения условий равновесия фаз при смачивании [c.15]

Первое слагаемое уравнения (1.5) учитывает свободную энергию объема фаз, участвующих в смачивании, второе — свободную энергию поверхностей раздела, последние два слагаемых представляют потенциальную энергию элементарных объемов (IV и участков поверхностного слоя в поле силы тяжести. Таким образом, условие равновесия ЬР О принимает вид [c.18]

Рассмотрим условия равновесия линии (периметра) смачивания Б четырехфазной системе. Характерный и в то же время важный в прикладном отношении пример такой системы — соприкасающиеся капли полярной жидкости (воды) и неполярной жидкости (масла) на поверхности твердого тела четвертая фаза — газ, содержащий пары обеих жидкостей (рис. 1.4, а). Необходимые условия устойчивости такой системы по отношению к различным изменениям ее состояния можно найти на основе баланса поверхностных сил, действующих на периметре смачивания. [c.21]

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]

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]

При заметной расгворимости вещества твердого тела в смачивающей жидкости возможна еще одна причина гистерезисных явлений, а именно изменение профиля поверхности твердого тела при контакте с жидкой фазой. Дело в том, что при смачивании не реализуется условие nojmoro уравновешивания всех поверхностных натяжений вертикальная составляющая вектора а не находит компенсаищ со стороны поверхностных натяжений двух других поверхностей (см. рис. III-10). При контакте кашш жидкости с нерастворимой в ней твердой фазой эта вертикальная составляющая вектора уравновешивается упругой реакцией твердого тела. Иная картина наблюдается при нанесении капли жидкости на поверхность другой жидкости. В этом случае все фазы легкоподвижны и условию равновесия отвечает полное векторное равенство, называемое уравнением Неймана [c.124]

Из эксперимениальных методов измерения поверхностной энергии твердых тел по данным смачивания следует обратить внимание на предложенный в работе [121]. Жидкость помещают в резервуар, представляющий собой трехгранную пирамиду из пластин исследуемого вещества. Анализ условий равновесия позволяет написать систему уравнений, решение которых дает искомую величину у .. К сожалению, практического применения этот остроумный метод, очевидно, не нашел. [c.65]

Особенности адгезии и смачивания в условиях адсорбции паров на твердой поверхности. Молекулы, адсорбируюшиеся на поверхности твердого тела, изменяют поверхностное натяжение твердого тела и условия равновесия капли жидкости (см. рис, VI, 2). Из рис. VI, 2 следует, что изменение поверхностного натяжения твердого тела за счет адсорбции можно учесть при помощи величины Птг- [c.167]

Важным термодинамическим параметром процесса смачивания, легко поддающимся экспериментальному определению, является краевой угол 0, образуемый между касательной к поверхности жидкости на периметре капли адгезива и плоской поверхностью твердого субстрата (рис. 2,а). С его учетом условие равновесия капли записывается в форме известного уравнения Юд1га [c.9]

Электрокаииллярные явления, т. е. зависимость поверхностного натяжения от потенцнала, наблюдаются как на жидких, так и на твердых металлах. Для последних изменение поверхностного натяжения может быть определено косвенными методами, например по измерению угла смачивания. Поле двойного электрического слоя оказывает существенное влияние на равновесие в системе газ — жидкость — твердое тело. Если на поверхности электрода, горизонтально располол енного в каком-либо электролите, находится пузырек газа (рис. 7.3), то на границах раздела фаз на него действуют силы, пропорциональные поверхностному натяжению, которые определяют значение краевого угла смачивания 0. Пз условия равновесия сил, показанных на рис. 7.3, имеем [c.218]

Рассмотрим случай, когда жидкость смачивает материал стенок цилиндрического капилляра. Благодаря смачиванию поверхность жидкости после соприкосновения с трубкой искривляется — образуется вогнутый мениск. Поэтому жидкость поднрмается вверх. Подъем прекратится, когда гидростатическое давление столба жидкости Яо(рж —Рг) g уравновесит капиллярное давление (Яо — высота подъема р и рг — плотности жидкости и газа g — ускорение свободного падения). Для расчета капиллярного давления примем, что поверхность жидкости сферическая с радиусом кривизны к, тогда R = rI osQo, где л —радиус трубки. Отсюда Рк = == 2(Тжг os бо//" и условие равновесия записывается в виде [c.27]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология