Угол смачивания при натекании

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 более гидрофильных волокнах влияние воды на величину Гст проявляется сильнее. Были сделаны попытки связать снижение Тст, вызванное присутствием воды, с изменением таких свойств волокна, как водопоглощение, контактный угол смачивания при натекании и количество воды, поглощенной в результате всасывания (табл. 31.4). [c.489]

Рис. 2. Различные углы у периметра контакта пузырька с подложкой краевой угол смачивания вр (а) гистерезисный угол (б) краевые углы натекания оттека-ния 0 (в, г) угол наклона в поверхности пузырька к горизонту на различных подложках (д-з)

Для измерения угла смачивания, образующегося на границе различных сред при движении раздела фаз, предложено много методов. Например, измеряют краевой угол смачивания, образуемый поверхностью жидкости и погруженной в нее наклонной пластинкой минерала во время опускания или поднятия последней с соответствующей скоростью. При другом способе измеряются краевые углы натекания и оттекания, образуемые каплей жидкости на наклонной твердой поверхности. Существует метод, при котором динамика изменения угла смачивания создается путем отсасывания капиллярной пипеткой нефти или воды из капли. С уменьшением объема капли нефти образуется наступающий угол смачивания, при увеличении ее - отступающий. Наконец, углы смачивания в динамике можно измерить при медленном движении мениска в капилляре. Все упомянутые методы измерения кинетических углов избира- [c.174]

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]

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]

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]

Исследуя гистерезис смачивания Н = os 0 — os б (0 - угол натекания, б — угол оттека-ния) поверхности ряда полимеров полярной и неполярной жидкостями, авторы работы [151] предложили методику нахождения полярной компоненты поверхностного натяжения , приняв, что Н является функцией полярности полимера и подвижности полярных групп. Ниже сопоставлены величины [c.121]

I и II и участок I смачивается лучше 0о < д". Пусть в некоторый момент времени линия смачивания проходит через участок I и динамический краевой угол равен 0д. Рассмотрим случай натекания. Переход линии смачивания на участок типа II приведет к увеличению свободной поверхностной энергии. Следовательно, граница участков I и II с разным поверхностным натяжением представляет энергетический барьер для перемещения линии смачивания по твердой поверхности. Напротив, переход линии смачивания на тот участок, который смачивается лучше, происходит самопроизвольно, без затраты внешней работы. Аналогично можно показать, что при оттекании энергетический барьер возникает при переходе линии смачивания с участка, на котором равновесный краевой угол больше. [c.67]

Соответственно краевой угол натекания может быть достаточной характеристикой смачивания участков с малым поверхностным натяжением, а краевой угол оттекания — участков с большим поверхностным натяжением. В общем случае, т. е. в широком интервале изменения доли площади, занимаемой участками разной природы, краевые углы натекания и оттекания в отдельности уже не могут в полной мере характеризовать смачивание неоднородной твердой поверхности, поэтому необходимо измерять и углы натекания, и углы оттекания [90]. [c.68]

Рассмотрим сначала случай, когда стенка состоит из чередующихся параллельных полос двух типов, причем полосы расположены горизонтально. Если полосы очень узкие, равновесный краевой угол определяется уравнением (П. 8) для поверхностей с малым размером неоднородных участков. Если же ширина полос велика, линия смачивания будет задерживаться у верхних границ полос из того материала, который смачивается лучше. В результате в этих местах возникают состояния метастабильного равновесия, что обусловливает гистерезис смачивания Краевым углам натекания соответствуют остановки линии смачивания возле полос из материала, который смачивается хуже. Углы оттекания формируются при остановках линии смачивания возле границ полос у материала, который смачивается лучше [95]. [c.69]

Зная критическое поверхностное натяжение смачивания Окр, можно также рассчитать работу адгезии (см. 1.2). Краевой угол натекания 0нт на гладкой однородной поверхности достаточно близок к равновесному краевому углу 6о, т. е. можно принять 0НТ 00- Тогда из уравнений (I. 18) и (III. 1) следует W = (2+ Это соотношение хорошо согласуется [c.95]

Рассмотрим влияние на смачивание некоторых других физических воздействий. После прохождения через магнитное поле с достаточно большой напряженностью вода значительно хуже смачивает многие твердые тела. Так, на гидрофобных материалах (парафин, каменный уголь, плексиглас) краевой угол натекания становится значительно больше, чем при контакте с обычной дистиллированной водой. Теплота смачивания при контакте с углем воды, прошедшей через магнитное поле, возрастает на 30%. Изменения смачивания, вызванные действием магнитного поля, нестабильны они исчезают через некоторое время (от нескольких часов до нескольких суток) [180]. [c.116]

Обычно при флотации частицы имеют форму неправильных призм, грани которых могут быть наклонены к вертикали под различными углами ф. В этих условиях удельная флотационная сила зависит не только от смачивания, но и от угла наклона /фл == = Ожг соз(0 + ф). Отсюда следует, что флотация частиц в принципе возможна и при смачивании, если угол наклона ф достаточно велик. Только при полном смачивании флотация становится невозможной. В связи с этим большую роль при флотации играют различные микронеровности твердой поверхности, в особенности ребра частиц, возле которых может задерживаться периметр смачивания, что, в свою очередь, приводит к повышению краевого угла натекания и возрастанию флотационной силы [1]. [c.208]

Для приближенной оценки иногда считают, что равновесный угол смачивания ранен no.iy y.M.vie преде.1ьных уг.тов натекания и оттекания. [c.88]

Результаты работы [15] приведены на рис. 5.28. Как видно из рисунка, угол смачивания для воды не зависит от длины привитой алкильной цепи и находится на уровне 104-108 °/94-96° (натекание/оттекание). Приняв в качестве среднего значения угла натекания 106 ° и рассматривая поверхность как смесь метиленовых и метильных групп с углами 01 = [c.225]

Интересный пример значительного различия между краевыми углами натекания и оттекания представляет смачивание водой соверщенно гладких твердых тел (подобных стеклу или платине), поверхность которых покрыта монослоем плотно упакованных, вертикально ориентированных молекул жирных кислот или аминов. Краевой угол натекания на такой сухой поверхности равен 102°, а краевой угол оттекания 90°. Это объясняется тем, что при смачивании молекулы воды проникают в пространство между углеводородными хвостал адсорбированных молекул и удерживаются там после оттекания жидкости. Если межмолекулярное пространство такой адсорбционной органической пленки заранее насыщено водой, оба угла, натекания и оттекания, оказываются равными 90°. Если вместо воды в качестве смачивающей жидкости использовать вещество, подобное иодистому метилену, люлекулы которого велики и не способны проникать в межмолекулярное пространство между углеводородными цепями адсорбционного слоя, углы натекания и оттекания снова оказываются одинаковы.ми . Эффекты такого рода для органических пленок довольно обычны, и их. можно ожидать не только для монолюлекулярных, но и для более толстых — полимо-лекулярных пленок. [c.275]

При наличии гистерезиса смачивания различаются краевые утлы натекания и оттекания (рис. П.20). Убедиться в нх наличии. 1егко, если к капле жидкости, образующей на твердой поверхности равновесный краевой угол, аккуратно добавить [c.87]

Электрофорез проводится либо в среде охлаждаемой органической жидкости [3], либо на установке с охлаждаемой плитой. Такой плитой служит стекло [4] или металл [5]. Размеченный карандашом лист бумаги помещается на плиту и смачивается сверху пз пипетки буфером. Для удаления пузырей воздуха между бумагой и плитой бумага приподнимается последовательно за каждый угол к центру листа по диагонали. Излишний буфер отсасывается фильтровальной бумагой. Для этого на лист хроматографической бумаги накладывается фильтровальная бумага в несколько слоев. Фильтровальная бумага меняется до тех пор, пока она при прокатке фотоваликом не будет оставаться совершенно сухой по всей площади. Этим гарантируется равномерность смачивания листа. Металлическая плита изолируется двойным слоем полиэтиленовой пленки (в ней может быть невидимая простым глазом дырка). Электроды из тонкой бумаги по краю, накладываемому на лист, необходимо обернуть двойным слоем мокрой целлофановой пленки для уменьшения натекания буфера к отжатому листу нри сохранении электрического контакта. Плюсовой электрод должен быть платиновым, минусовый может быть никелевым. [c.235]

Причина гистерезиса краевого угла до сих пор неясна. На первый взгляд создаётся впечатление о существовании фрикционного сопротивления движению периметра смачивания по твёрдой поверхности. Иногда, по истечении достаточного промежутка времени, жидкость принимает равновесный, устойчивый краевой угол, имеющий одинаковое значение после натекания и оттекания. Аблетт считал, что он равен среднему арифметическому углов натекания и оттекания с одинаковой скоростью. Гораздо чаще, однако, периметр смачивания сохраняет постоянное отставание с разностью между краевыми углами в наступавшей и отступавшей областей периметра, достигающей 40° и даже выше. [c.239]

На основании имеющихся данных можно заключить, что чем чище поверхность, тем меньше гистерезис смачивания. Весьма возможно, что большой краевой угол натекания (слабая адгезия между жидкостью и твёрдым телом) обусловливается присутствием плёнки, препятствующей плотному прилиданью жидкости к твёрдой поверхности после соприкосновения с жидкостью эта плёнка полностью или частично удаляется, в результате чего соприкосновение между [c.240]

Если исследуемый образец может быть изготовлен в виде достаточно плоской пластинки длиной в несколько сантиметров, то простейшим способом измерения краевых углов является метод, известный под названием метода пластинки . Пластинка укрепляется в зажим, угол наклона которого может регулироваться. Установка должна быть снабжена приспособлением для плавного поднятия и опускания пластинки относительно уровня жидкости для измерения углов в условиях натекания и оттекания. Угол наклона пластинки регулируется до тех пор, пока не найдено положение, при котором поверхность жидкости остаётся не-деформированной вплоть до периметра смачивания. На рис. 35 показана схема установки Адама и Джессопа Для измерения краевого угла при натекании пластинка слегка опускается, и угол измеряется по истечении приблизительно одной минуты. Для определения угла, соответствующего оттеканию, пластинка поднимается, и угол отсчитывается по истечении такого же промежутка времени. При измерениях необходимо избегать появления волн на поверхности жидкости поэтому регулировка угла наклона пластинки должна производиться до её поднятия или опускания. Требуемый угол обычно удаётся подобрать после двух или трёх пробных установок. Поскольку постоянство краевого угла в различных точках поверхности сохраняется лишь с точностью до 2—3°, измерение угла 6 между пластинкой и поверхностью можно [c.241]

Более сложный метод цилиндра , предложенный Аблеттом , основан, по существу, на том же принципе. Тщательно выточенный из исследуемого материала цилиндр частично погружается в жидкость в горизонтальном положении. Установка должна быть снабжена приспособлением для вращения цилиндра вокруг его горизонтальной оси с любой заданной скоростью. Уровень жидкости регулируется с таким расчётом, чтобы при заданной скорости вращения, а следовательно и натекания или оттекания жидкости, её поверхность оставалась строго горизонтальной вплоть до периметра смачивания. Краевой угол легко вычислить зная высоту оси цилиндра относительно уровня жидкости. При больших краевых углах точность этого метода выше, чем при малых. Установка должна быть снабжена приспособлением для очистки или частого обновления поверхности жидкости. [c.242]

Всякая достаточно малая твёрдая частица с выпуклым контуром поперечного сечения может плавать, как показано на рис. 38, если только краевой угол не равен нулю. Остаётся рассмотреть, следует ли предъявлять это условие к углу оттекания или натекания. Так как вес частицы стремится её погрузить, то на первый взгляд кажется, что речь должна итти об угле натекания. Но для устойчивого плавания необходимо, чтобы и угол оттекания отличался от нуля ведь условие устойчивости плавания сводится к тому, что при случайном смещении периметра смачивания вверх по частице, он должен стремиться вернуться в первоначальное положение прежде, чем произойдёт полное погружение. Смещение периметра смачивания вверх, как это ясно из рис. 38, уменьшает краевой угол но периметр не будет возвращаться назад самопроизвольно до тех пор, пока угол не уменьшится до величины, меньшей угла оттекания, при которой поверхностные силы смогут смещать периметр обратно, против сил трения. Если частица успевает погрузиться полностью прежде, чем это произойдет, то равновесие при плавании является неустойчивым. Таким образом, для устойчивости плавания необходимо, чтобы именно краевой угол оттекания был больше нуля. При благоприятных условиях, однако, кратковременное плавание воз- , [c.255]

Приведенные данные в целом согласуются с выводами, полученными на основе термодинамического анализа влияния шероховатости. Вместе с тем экспериментальные значения макрокраевых углов не всегда удовлетворительно согласуются с уравнением (П. 6). Одна из причин этих расхождений заключается в следующем. На реальной твердой поверхности может быть сеть сообщающихся друг с другом микроканавок. Поместим на такую поверхность каплю, объем которой соизмерим с общим объемом канавок, пересекающих периметр смачивания. Если жидкость смачивает материал подложки (0о < 90°), то жидкость под действием капиллярных сил будет вытекать из капли вдоль канавок (см. 1.3). При неизменной площади основания капли ее объем уменьшится в результате уменьшится и макрокраевой угол 0ш, который в данном случае является краевым углом оттекания 0от (см. рис. П. 1,6). Напротив, при 0 > 90° капиллярные силы втягивают жидкость вдоль канавок в направлении от периметра смачивания к центру основания капли, что приводит к увеличению макрокраевого угла натекания 0нт- [c.57]

Наряду с крутизной микрорельефа а большую роль играет также расположение микроканавок и микровыступов. Течение жидкости вдоль канавок происходит беспрепятственно и быстрее, чем по гладкой твердой поверхности. Рассмотрим более сложный случай [75] параллельные канавки и выступы расположены перпендикулярно к направлению течения жидкости. Примем для простоты, что на границе с окружающей средой (воздухом) слой жидкости-ограничен цилиндрической поверхностью, причем образующая цилиндра параллельна направлению выступов и канавок. В начальный момент динамический краевой угол 0д близок к 180° далее в процессе натекания он постепенно уменьшается, но поперечное сечение слоя все время сохраняет форму кругового сегмента. Влияние силы тяжести в данном приближении не учитывается. Примем также, что макрорельеф не имеет изломов (см. рис. П. 4). При движении линии смачивания по такому рельефу угол наклона поверхности жидкости к поверхности твердого тела, т. е. динамический краевой угол 0д, периодически изменяется. На тех участках канавки, где поверхности жидкости и твердого тела наклонены в одну сторону (например, в точке С), 0д = 0ш — с (0ш — макрокраевой угол, ас — крутизна наклона микрорельефа в точке С). Если поверхности жидкости и подложки наклонены в разные стороны (в точке Л), то 0д = 0ш + ал- [c.59]

В отсутствие посторонних сил перемещение линии смачивания при натекании может происходить только в том случае, если при этом происходит непрерывное уменьшение динамического краевого угла. Перемещение прекратится, если в каких-либо двух положениях линии смачивания краевые углы больше, чем в промежуточном положении. Для каждой данной канавки имеется такое положение линии смачивания, при котором динамический краевой угол принимает минимальное значение (0д)мин- Именно, минимальный краевой угол достигается в тот момент, когда линия смачивания проходит через точку, в которой крутизна микрорельефа максимальна (амакс)- При этом (0д) мин = 0ш — макс- Дзльнейшее перемещение линии смачивания в пределах этой же канавки привело бы к увеличению динамического краевого угла. Такой процесс сопровождался бы увеличением свободной энергии системы, поэтому самопроизвольно (без дополнительных воздействий) он протекать не может. [c.59]

Следует далее учитывать расстояние между неровностями. Так, если макрокраевой угол натекания 0ш > 90°, касательная к поверхности жидкости в канавке может пересечь следующий гребень. При таком расположении метастабильное равновесие жидкости в данной канавке не достигается и линия смачивания может переместиться в соседнюю канавку без участия внешних воздействий. [c.60]

Таким образом, при растекании жидкости перпендикулярно направлению микронеровностей макрокраевой угол зависит от крутизны наклона различных участков твердой поверхности. В результате возникают принципиальные отличия смачивания шероховатых твердых поверхностей по сравнению с идеально гладкими. Прежде всего, наличие шероховатостей приводит к появлению состояний метастабильного равновесия системы. Соответственно статические краевые углы могут существенно отличаться от равновесного краевого угла. Вместе с тем макрокраевые углы на шероховатой поверхности зависят от направления течения жидкости, поскольку положение линии смачивания в состояниях метастабильного равновесия различно при натекании и оттекании. Следовательно, шероховатость представляет одну из основных причин гистерезиса смачивания [75, 76]. Характерно в связи с этим, что при смачивании жидкостей (например, ртути) гистерезис краевых углов практически отсутствует. [c.60]

Пусть краевой угол формируется в условиях натекания. Тогда периметр смачивания должен периодически подниматься по одной стороне очередного выступа, а затем спускаться по противоположной. Периметр смачивания сможет перевалить через вершину, если угол 0ш между поверхностью жидкости и внешним склоном выступа больше равновесного краевого угла 0о (на гладкой поверхности). При 0ш С 00 дальнейшее перемещение периметра смачивания задержится. Тогда макрокраевой угол натекания на шероховатой поверхности будет больше, чем на гладкой, как при смачивании (0о<9О°), так и при несмачивании (0о>9О°). При постоянном значении средней крутизны микрорельефа ср макрокраевой угол [c.62]

Поверхность образцов была тщательно отполирована — размеры микронеровностей были менее 1 мкм. Оказалось, что вблизи периметра смачивания имеются отдельные микроканавки, заполненные жидкостью на других участках формируется конечный краевой угол [83]. В другой работе измерялись краевые углы воды на тонких слоях фталоцианида меди, нанесенных на стеклянные пластинки. Шероховатость поверхности определялась с помощью сканирующего электронного микроскопа. С увеличением шероховатости краевые углы натекания несколько увеличивались, а крае-Г1ые углы оттекания весьма сильно уменьшались [84]. Задержка периметра смачивания возле микровыступов наблюдалась при электронно-микроскопическом исследовании растекания ртути по меди [74]. [c.64]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология