Угол смачивания гистерезис

Для обеспечения полной смачиваемости водой и водными растворами ПАВ требуется тщательная очистка поверхности стекла, особенно от жировых загрязнений. На чистом стекле растворы ПАВ и большинство органических жидкостей дают краевой угол смачивания, равный нулю. Исключение составляют катионактивные ПАВ, которые интенсивно адсорбируются из раствора на отрицательно заряженной поверхности стекла, ориентируясь углеводородными радикалами в воду и гидрофобизируя поверхность. В этом случае формула (87) применяться не может. Однако даже при 0 = 0 ввиду гистерезиса смачивания следует проводить измерения при краевом угле оттекания, т. е., повысив давление в широкой трубке прибора, необходимо поднять уровень в капилляре, после чего вернуть его в исходное положение. [c.92]

Если плотность частицы больше, чем плотность воды, то под действием силы тяжести частица погружается в воду, и поверхность воды прогибается , образуя с горизонтально угол % это ведет к изменению величии Н и г . Считая (в. отсутствие гистерезиса), что угол смачивания сохраняется постоянным, для новых значений Н и г ж (положение II) можно написать [c.110]

Водорастворимые ПАВ, когда они уменьшают краевой угол смачивания, способствуют быстрому разрыву пленки нефти ня твердой поверхности и интенсивному растеканию капли воды по ней. Время гистерезиса смачивания в этом случае резко убывает. При прилипании капли нефти к твердой поверхности водорастворимые ПАВ препятствуют ее растеканию по ней, так как увеличивают время гистерезиса. Все это увеличивает скорость вытеснения нефти водой и уменьшает скорость проскальзывания воды относительно нефти. [c.123]

Если 0с — угол смачивания между твердым веществом и жидкостью, то составляющая поверхностного натяжения равна а С08 0с и уравнение (5.21) изменится. Давление равновесной адсорбции Ра в области капиллярной конденсации превышает соответствующее давление десорбции Рд, так как десорбция в этом случае происходит из целиком заполненных капилляров, и угол смачивания равен нулю. В опыте необходимо провести адсорбцию до относительного давления, равного единице, и десорбцию, а затем использовать для расчета десорбционную ветвь петли гистерезиса данной изотермы, поскольку при этом не нужна поправка на угол смачивания. На рис. 5.8 изображены изотермы адсорбции и десорбции паров бензола на крупнопористом силикагеле [223]. Каждая точка изотермы адсорбции дает значения [c.250]

Как следует из приведенных данных, равновесный краевой угол и гистерезис зависят от поверхностного натяжения жидкости. В случае смачивания тефлона эта зависимость для равновесного краевого угла может быть представлена в виде [c.96]

Величина угла смачивания зависит от того, какая поверхность твердого тела, сухая или предварительно смоченная, приходит в соприкосновение с жидкостью. Например, при погружении сухой стеклянной пластинки в воду угол смачивания больше, чем при вынимании пластинки из воды. Это явление носит название гистерезиса смачивания. Природа его не вполне ясна. Возможно, что этот гистерезис обязан своим происхождением адсорбции поверхностью твердого тела вещества, в том числе и воздуха. [c.18]

Особенно резкое влияние на смачивание и на гистерезис оказывает изменение pH водной фазы. Например, нри наличии в масле 0,1% октадециламина и рН-11 краевой угол смачивания равен 45°, тогда как в кислой области при рН-4 G достигает уже 120°, что соответствует предельной гидрофобизации поверхности стекла. Гистерезис смачивания при этих значениях pH (4 или И) практически отсутствует, наиболее же резкое влияние гистерезиса обнаруживается при промежуточных pH. Так, например, при рН-7 в первоначальный момент измерения О = 65°, л через 30 мин. 6 = 115°, что также характеризует качественное изменение природы поверхности стекла. [c.109]

Временная зависимость смачивания объясняется наличием гистерезиса вследствие шероховатости поверхности, пропитки субстрата и др. В работах В. Е. Гуля с сотр. показано, что это тесно связано с микрореологией формирования клеевого шва [4, с. 127]. В [37] на примере оксидированного алюминия показано, что растекание— процесс трехстадийный жидкий полимер сначала растекается по гладкой поверхности, потом происходит захлопывание пор, а затем затекание в поры. Скорость растекания определяется глубиной пор анодной пленки, а не числом пор на единице поверхности. Краевой угол смачивания глицерином и клеями древесины разных пород изменяется в течение 60 сут [38]. Медленнее этот процесс протекает на древесине смолистых пород, особенно лиственницы. [c.14]

Эффект гистерезиса объясняют также шероховатостью поверхности. Краевой угол смачивания на таких поверхностях и порошках 0i всегда несколько отличается по величине от 0 на гладкой поверхности тех же материалов фактор микроскопической шероховатости V = os Oj/ os 0 составляет 1,5—2 для шлифованной поверхности [65]. Задержку смачивания порошковых материалов называют дисперсионным гистерезисом [75]. При одновременном присутствии двух не смешивающихся друг с другом жидкостей смачивать твердое тело будет та из них, у которой разность полярностей с ним будет меньшей. Такая жидкость обладает большим избирательным смачиванием (П. А. Ребиндер). [c.114]

Одним из наиболее интересных вопросов химии поверхностных явлений является теория и методы измерения краевых углов смачивания. Гистерезис смачивания, определяемый разностью краевых углов натекания и оттекания, является одним из наиболее трудно объяснимых с теоретической точки зрения явлений, и существует, по-видимому, несколько различных и независимых друг от друга причин, вызывающих его. При объяснении этого явления следует иметь в виду, что угол оттекания—это угол между жидкостью и твердой уже смоченной ею поверхностью, тогда как угол натекания образован жидкостью на свежей сухой твердой поверхности. Поэтому пленки, образующиеся вследствие сорбции на поверхности твердого тела, могут явиться причиной гистерезиса смачивания [40]. И действительно, в ряде исследований было показано, что даже относительно небольшие изменения состояния твердой поверхности, обусловленные сорбцией посторонних веществ, могут резко изменить величину краевого угла. Например, Бартелл и Смит [41] обнаружили, что для воды на свежеобразованной поверхности золота краевой угол равнялся 7°, в присутствии же паров бензола он повышался до 80°. Филиппов с сотрудниками [42] наблюдали аналогичные значительные изменения, вызываемые ненасыщенными адсорбционными слоями при флотации руд [42]. Эти и много других примеров подтверждают адсорбционную теорию, выдвигаемую для объяснения явления гистерезиса смачивания [43]. Состояние поверхностей стекла и кварца в значительной степени влияет на образование металлических пленок, наносимых на них путем конденсации паров, и на растворимость поверхностных слоев [44]. [c.284]

При рассмотрении всех капиллярных явлений необходимо учитывать наличие гистерезиса угла смачивания. Явление гистерезиса угла смачивания [86] состоит в том, что угол смачивания натекания жидкости на твердое тело больше угла оттекания жидкости с твердого тела Это приводит, например, к тому, что для создания условия зацепления жидкости за острый край формообразователя с помош ью дополнительного давления необходимо приложить большее давление, чем для последуюш,его сохранения этого условия. Аналогично, если условие зацепления создано с помош ью затравки определенных размеров, оно может сохраняться при увеличении зазора между кромкой формообразователя и нижним краем вытягиваемого кристалла. [c.33]

В ряде случаев оказывается, что краевой угол зависит от порядка замещения фаз на твердой поверхности (статический, или порядковый, гистерезис смачивания). Очень часто краевой угол, измеренный для капли, не совпадает с краевым углом для пузырька. В настоящее время основными причинами статического гистерезиса считают загрязненность поверхности, шероховатость и физико-химическое взаимодействие фаз. [c.51]

Гистерезисом смачивания называется способность жидкости образовывать при контакте с твердым телом несколько устойчивых (метастабильных) краевых углов, отличных по значению от равновесного. Например, краевой угол, образованный при нанесении капли жидкости на твердую. поверхность, оказывается значительно больше угла, который возникает прн приведении в контакт пузырька воздуха с той же поверхностью, находящейся в данной жидкости. Гистерезис краевого угла наглядно проявляется, если поверхность твердого тела с нанесенной на нее каплей наклонена пр этом угол в нижней части капли угол натекания Оп) оказывается значительно больше угла в верхней части капли (угла оттекания 0, см. рис. ПГ—14). Гистерезис смачивания может быть связан с адсорбцией загрязнений на поверхности, ее химической неоднородностью и другими факторами. [c.101]

Явление гистерезиса смачивания хорошо наблюдается при перемещении капли нефти по твердой поверхности. Для этого в кювету, на объема заполненную водой, опускали цапфу с сухой пластинкой кварца или стекла. Затем капилляром с изогнутым кончиком подводили под пластинку каплю нефти. После установления равновесного угла смачивания 0р пластинку поворачивали до тех пор, пока не происходил сдвиг капли. Угол, соответствующий моменту сдвига, фиксировали. [c.122]

Замерить краевой угол 0 в пористой среде в динамике прямыми методами не представляется возможным, так как 0 меняется от точки к точке норового канала и, кроме того, в динамике существенное влияние оказывает гистерезис смачивания. Поэтому нами была сделана попытка, используя данные по противоточной капиллярной пропитке, оценить среднее значение смачиваемости пористых сред при различной водонасыщенности [31]. [c.25]

Краевой угол зависит также от того, натекает ли жидкость на поверхность или оттекает с нее ( гистерезис смачивания). [c.86]

Граница между жидкостью, твердым телом и газом характеризуется краевым углом (или углом смачивания) 0. Этот угол измеряется внутри жидкости. Краевой угол зависит от природы образующих его трех фаз, и его измерение иногда осложняется гистерезисом смачивания — различием между краевым углом при натекании и краевым углом при оттекании. [c.241]

Справа от формул указаны индексы фаз, которые присутствуют и в обычном, и в пленочном состоянии. Экспериментальным подтверждением того, что одна и та же трехфазная система может иметь несколько углов смачивания, является гистерезис смачивания — зависимость величины утла смачивания от того, из какого состояния капля пришла к равновесию — от угла большего, чем равновесный, или меньшего (угол натекания и угол оттекания). Другая известная причина гистерезиса смачивания — шероховатость поверхности. [c.566]

Кроме вязкости на кинетику процесса растекания и пропитки влияет величина os ф. Обнаружено [89], что нри пропитке пористых тел жидкими металлами вязкое течение не является доминирующим фактором и основную роль играет смачивание жидкостью поверхности. Уменьшение угла смачивания приводит к увеличению-движущей силы процесса и повышает скорость пропитки. Вязкое течение начинает оказывать влияние на процесс пропитки только при полном смачивании, когда скорость растекания очень велика." Кроме вязкости и угла смачивания большое влияние на кинетику растекания и смачивания оказывают размеры и форма пор, угол наклона стенок поверхностных канавок (см. выше). Изучение процессов растекания и пропитки осложняется явлением капиллярного гистерезиса. Это явление заключается в том, что подъем смачивающей жидкости в единичных капиллярах или пористых тепах происходит до квазиравновесных высот, соответствующих метастабильному равновесию [99]. Для единичных капилляров, имеющих переменное по высоте сечение, капиллярный гистерезис выражается в существовании нескольких равновесных высот капиллярного поднятия. Число этих высот зависит от геометрии капилляра и свойств жидкости. В частности, для сходящегося [c.117]

На смачивание может оказывать некоторое влияние и гистерезис краевого угла (см. разд. УП-4Г). Обычно более важным считается угол натекания, однако в некоторых случаях, например при использовании средств для уничтожения паразитов в шерсти овец, значение имеет и угол оттекания, определяющий задержку моющего средства в шерсти после смачивания. [c.367]

Уравнение Юнга - Дюпре кажется обманчиво простым. Однако существуют как теоретические, так и экспериментальные трудности, связанные с его использованием. Строгий термодинамический вывод этого соотношения выполнен в [ 18]. Экспериментально угол в очень трудно измерить с необходимой точностью, так как имеется значительный гистерезис смачивания, связанный с [c.343]

Формы проявления статического гистерезиса. После помещения капли жидкости на поверхность краевой угол изменяется от некоторого начального значения 0а до конечного значения 0д. Такое изменение краевого угла называют гистерезисом краевого угла или гистерезисом смачивания. [c.86]

Для подтверждения формулы (VII, 54) были проведены исследования смачивания водой различных полимерных поверхностей, изготовленных из полиэтилена, полипропилена и тефлона, а также воска. В качестве пористого тела была предложена модель, состоящая из набора трубок, цилиндров и призм, расположенных в определенном порядке с фиксированным зазором между отдельными элементами. Для такой модельной поверхности на вычислительной машине были рассчитаны свободная энергия как функция пористости, краевой угол на гладкой сплошной поверхности при постоянном объеме капли, а также фактический краевой угол капли на пористой поверхности и его гистерезис. Зависимость гистерезиса краевых углов от пористости твердого тела, точнее от отношения /п//т (объем капли воды составляет 0,05 мл, краевой угол на сплошной поверхности равен 95°), следующая [c.236]

Для равномерного смачивания и распределения расплава стекла по поверхности необходимо учитывать гистерезис краевого угла. Наступающий краевой угол 0а определяет растекание расплава, а отступающий 0д — стягивание слоя расплава в каплю. [c.273]

Если 0с — угол смачивания между твердым веществом и жидкостью, то составляющая поверхностного натяжения равна a os0o и уравнение (VI.25) изменится. Давление равновесной адсорбция Яа в области капиллярной конденсации превышает соответствующее давление десорбции Яд, так как десорбция в этом случае происходит из целиком заполненных капилляров, и угол смачивания равен нулю. В опыте необходимо провести адсорбци10 до относительного давления, равного единице, и десорбцию, а затем использовать для расчета десорбционную ветвь петли гистерезиса данной изотермы, т. к при этом не нужна поправка на угол смачивания. На рис. 131 изображены изотермы адсорбции и десорбции паров бензола на крупнопористом силикагеле. Каждая точка изотермы адсорбции дает значения адсорбированного количества бензола а и относительного давления пара Р/Рд. Умножая величину а на V, находят объем пор, а подставляя в уравнение Кельвина (VI. 25) соответствующее значение Я/Яо, получают гк. [c.301]

Здесь 0—действительный угол смачивания 0,-кажущийся угол смачивания ЛсозО,- — гистерезис косинуса угла смачивания. [c.239]

В процессе вытеснения из пористой среды одной жидкости другой, а также при совместном их движении в трубах, каналах и т. д. происходят прилипание и отрыв дисперсной фазы от твердой поверхности. Эти явления сопровождаются гистерезисом смачивания. Процесс прилипания частиц дисперсной фазы (капля жидкости или пузырек газа) в дисперсионной среде к твердой поверхностн происходит следующим образом [56]. Вначале образуется небольшая посадочная площадка, после чего начинается расширение трехфазного периметра смачивания до некоторой" постоянной величины. Краевой угол смачивания, соответствующий конечному состоянию периметра смачивания, называется равновесным. Сам процесс постепенного перехода от текущего угла смачивания к равновесному называется гистерезисом смачивания. Явления эти подробно описаны в работах П. А. Ребиндера [82, 81]. [c.121]

После выдержки образца при температуре 1250°С в течение Ъмин краевой угол смачивания составляет 5—10° за счет собирания расплава. Таким образом, вязкостный гистерезис смачивания для исследованных систем невелик. [c.126]

Уравнение (35) показывает, что чем меньше радиус капилляров, тем значительнее снижается давление наров. Следовательно, в капиллярах очень небольшого диаметра пары могут конденсироваться до жидкого состояния при давлениях, значительно меньших нормального давления паров. Давление равновесной адсорбции ра в области капиллярной конденсации превышает соответствующее давление десорбции так как, когда десорбция происходит из целиком заполненных капилляров, угол смачивания равен нулю. Таким образом, необходимо провести процесс адсорбции до относительного давления, равного единице, а затем проследить десорбцион-ную ветвь петли гистерезиса данной изотермы (см. разд. 4.4.1), при этом уже нет какого-либо произвола в определении угла смачивания по уравнению (35). Поэтому графически зависимость величины г от г может быть найдена при применении уравнения (35) для данного объема на десорбциоп-ной ветви экспериментальной изотермы. Получающаяся нри этом кривая позволяет определить объем газа, необходимый для заполнения всех нор, вплоть до пор с радиусом г. Построенный исходя из кривой зависимости v от г график изменения величины dvidr в зависимости от г дает кривую распределения нор по размерам. Фактически последняя кривая, которая обычно похожа на гауссовскую кривую ошибок, выражает вклад пор данного радиуса в полный внутренний объем. Почти всегда эта кривая имеет четко выраженный максимум, который обозначает среднее значение радиуса всех доступных капилляров, имеющих размер меньше 300 А. [c.169]

Корти и Фауст произвольно предположили, что угол ф постоянен и равен 120°, поскольку на микрофотографиях с электронного микроскопа канавки совершенно плоские. Угол смачивания р принимался равным 44—60°. Оценив разницу давлений по наблюдаемому перегреву поверхности при температуре насыщения, они вычислили радиус полости, который оказался равным 94—249 мкм для поверхности, обработанной наждачной бумагой 4/0. Можно заключить, что очень плоские канавки, полученные шлифовкой, сравнительно неэффективны при захвате, а особенно при удержании пара. Этот вопрос о появлении центра парообразования будет обсуждаться далее в связи с работой Бэнкова [13], но возник он при рассмотрении гистерезиса, наблюдаемого Корти и Фаустом. [c.155]

Гистерезис смачивания зависит от скорости перемещения трехфазной границы раздела фаз по твердой поверхности, а также от адсорбции на ней веществ и шероховатости твердого тела.-С увеличением скорости вытеснения нефти водой из капиллярных каналов пористой среды вследствие гистерезисных явлений наступающий угол смачивания возрастает и может стать больше 90 , если даже в статических условиях поверхность капилляра гидрофильна. [c.172]

Экспериментальная проверка уравнения (1.22) проведена для смачивающих а-пленок воды на поверхности кварцевых капилляров на участке между менисками, находящимися при различной температуре [62]. По известным для воды значениям (да/дТ) = —1,6-10 Н СМ -град и известным из опытов г и grad Т можно было определить отношение h /ц. Принимая для тонких пленок ti=1,5tio, где т1о — вязкость объемной воды, для серии из 16 опытов в капиллярах радиусом от I до 10 мкм были получены значения h в интервале от 5 до 10 нм, что близко к эллипсометрическим оценкам толщины а-пленок [45]. Разброс значений толщины (от 5 до 10 нм) связан в данном случае с влиянием гистерезиса краевого угла — неполным смачиванием объемной водой а-пленок. Для объяснения наблюдавшегося разброса достаточно допустить, что наступающий угол 0л составляет 8—10°, а отступающий угол 0 близок к 0°, что согласуется с известными экспериментальными данными. [c.30]

Если предположить, что х 10 дин, то, согласно (3), при 013 50 дин/см изменению 0—Эо,, л 1° будут соответствовать г 10 см при 000= 90° иг 10 смпри 0оо = 10°. Отсюда следует, что при точности измерения углов контакта в Г можно ожидать заметного отклонения 0 от Эоо для микроскопически измеряемых г только при малых углах контакта. Эффект от х может быть полностью перекрыт эффектом гистерезиса угла смачивания, составляющего, на твердых поверхностях, обычно величину больше одного градуса. Кроме того, небольшая ошибка в значениях межфазных натяжений, которые вместе с х/г определяют угол контакта, может привести также к ошибочным значениям для х. [c.258]

На поверхностях, не под-вергшихся обработке гидро- фильпыми реагентами, в от- г сутствие адсорбционного —Е слоя уменьшение объема пу-зырька (рис. IV, 3,6) вызы- z вает сужение периметра смачивания. Трехфазная граница смачивания перемещается в сторону газовой фазы, а краевой угол остается неизменным. Таким образом, опыты Ребиндера раскрывают одну из возможных причин гистерезиса, связанную с закреплением периметра смачивания благодаря наличию адсорбционного слоя на твердой поверхности. [c.121]

В формуле (У, 29), так же как и в формуле (V, 26), индекс д означает динамический, т. е. изменяющийся со временем, краевой угол. В конце процесса краевой угол принимает равновесное значение. Формула (V, 29) справедлива для низкознергетических поверхностей, когда 6 0. Таким образом, понятие о коэффициенте растекания, вознйкщее на основе представлений о полном смачивании, может быть распространено и на случай, когда капля образует конечный краевой угол При справедливости этого допущения и в соответствии с уравнением (V, 24) коэффициент растекания будет зависеть не только от краевого угла, но и от его гистерезиса. [c.142]

При относите-жьных давлениях, превышающих 0,2, пористые адсорбенты десорбируют пара больше, чем адсорбируют. Типичные формы петель гистерезиса показаны на рис. 3 и 7 (тип А или Е). Предложено несколько вариантов объяснения этих типов гистерезиса. Жигмопди [20] предположил, что в процессе адсорбции пары не полностью смачивают стенки капилляров адсорбента, так как примеси типа воздуха могут постоянно адсорбироваться на стенках пор. Повышение давления приводит к вытеснению любых примесей до тех пор, пока при давлении насыщенного пара адсорбата не будет иметь место полное смачивание стенок. При десорбции краевой угол в уравнении Кельвина равен нулю. Следовательно, для данного объема адсорбированного газа давление ра при адсорбции больше давления ра при десорбции. Такое объяснение неприемлемо для явлений полностью обратимого гистерезиса. Мак-Бейн [21] предположил, что поры по форме похожи на бутылочки с узким горлом и корпусом большего диаметра. При адсорбции узкая часть капилляра заполняется при сравнительно низком давлении,, тогда как широкая основная часть капилляра не заполнится до тех пор, пока давление в соответствии с уравнением Кельвина не достигнет величины [c.174]

Рассмотренные законпме Ност смачивания выполняются на всех поверхностях жидкостей только на идеально гладких и однородных поверхностях твердых тел. На поверхности реальных твердых тел обязательно имеются шероховатости, неоднородности, поры, трещины и т. д., которые влияют на краевой угол и затрудняют определение равновесных краевых углов. Отклонения статических краевых углов от равновесных значений характеризуются гистерезисом смачивания, анализ которого позволяет вскрыть его причины. Эти причины могут быть различными загрязнение поверхности твердых тел, протекаю- цие процессы испарения, растворения, адсорбции и т. л. [c.87]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология