Растекание жидкостей по поверхности воды

Предельным (максимальным) случаем смачивания является растекание. Как правило, оно происходит в результате взаимодействия (соприкосновения) тел, строение молекул которых похоже. Например, на поверхности воды (тело с полярными молекулами) растекаются органические кислоты, растворы их солей, высшие спирты и другие вещества с полярными молекулами. Растекание возможно и при контакте двух взаимно нерастворимых тел (жидкостей), обладающих значительным различием поверхностных натяжений (о,, > а ) и достаточно большими силами адгезии, обуславливающими достаточно малое значение поверхностного натяжения на границе между жидкостью и смачиваемым телом (От. ж). Условием и количественной характеристикой растекания служит критерий Гаркинса [c.32]

Таблица 11.5. Коэффициенты растекания жидкостей на поверхности воды при 293 К

Капля бензола растекается по поверхности воды, а после взаимного насыщения двух жидкостей образует линзу. Объясните это явление. Рассчитайте начальные и конечные значения коэффициентов растекания бензола по воде, используя приведенные ниже значения поверхностных натяжений (в мН/м) для различных поверхностей раздела при 293 К [c.37]

Поведение различных жидкостей на поверхности воды зависит от знака коэффициента растекания а, определяемого соотношением [c.18]

Где — удельная геометрическая поверхность насадки а — поверхностное натяжение жидкости — критическое поверхностное натяжение для насадочного материала, т. е. максимальное поверхностное натяжение, допускающее растекание жидкости по поверхности насадки (для воды и керамических насадок отношение к а составляет 0,85). [c.212]

При нулевом краевом угле жидкость будет смачивать твердую поверхность, а при угле, превышающем 90°, она стремится уйти с поверхности или собраться в более или менее сферическую каплю. Такую поверхность называют гидрофобной, если речь идет о контакте поверхности с водой. Чтобы улучшить растекание жидкости, необходимо уменьшить ее поверхностное натяжение, что проще всего достигается введением в жидкую фазу поверхностно-активных веществ (ПАВ), которые легко адсорбируются на поверхности раздела жидкость — твердое тело и жидкость — воздух. По-видимому, именно присутствие естественных ПАВ в топливах и масляных дистиллятах обеспечивает хорошую смачиваемость ими металлических деталей двигателей и механизмов. Особенно хорошо смачивают металл смазочные масла, содержащие полярные функциональные присадки. [c.191]

Многие нерастворимые вещества при нанесении на поверхность воды обладают способностью самопроизвольного растекания на ней до очень тонкого слоя. Условие растекания жидкости А на жидкости В, по Гаркинсу, заключается в том, чтобы разность поверхностных натяжений [c.87]

При медленном растекании масла по поверхности воды жидкости взаимно насыщаются. Величина /р будет уменьшаться вследствие снижения ав. Краевой угол равен нулю нри условии, что значение / положительно. Растекание прекращается, когда ав(м) = Ом(в) + + Ом(в) (где В (М) и М (В) означает, что вода насыщена маслом и масло насыщено водой, соответственно). В этой точке краевой угол все еще равен нулю. [c.174]

При контакте одной жидкости с другой постепенно происходит их взаимное насыщение. В результате разница между поверхностными натяжениями фаз на границе с воздухом уменьшается, что обычно ведет к ухудшению растекания одной жидкости на поверхности другой [см. уравнение (11.161)]. В системах из двух жидкостей, одна из которых вода, наблюдается такое явление, когда жидкость, имеющая меньшее поверхностное натяжение, чем вода, сначала растекается по поверхности воды, а затем стягивается в каплю с соответствующим краевым углом в результате того, что после взаимного насыщения коэффициент растекания уменьшается почти до нуля или даже становится отрицательным. Например, при нанесении бензола на повер.хность воды он быстро растекается (/ = 8,8 мДж/м ), а после взаимного насыщения жидкостей бензол стягивается [c.95]

Коэффициент растекания представляет собой изменение (с обратным знаком) свободной поверхностной энергии единицы поверхности, происходящее при растекании жидкости по поверхности воды. При а>0 жидкость будет растекаться, так как такой процесс сопровождается убылью свободной поверхностной энергии и поэтому может происходить самопроизвольно. [c.18]

С поверхностными явлениями тесно связано поведение жидкости на границе с твердым телом. Известно, что в некоторых случаях жидкость способна растекаться по поверхности твердого тела тонким слоем. Так ведет себя, например, вода на поверхности чисто вымытого стекла. В этом случае говорят, что жидкость смачивает твердое тело. Е5 других случаях та же вода на поверхности стекла или фарфора, загрязненной жиром, собирается в капли и не смачивает поверхность. Очевидно, что явление смачивания обусловлено процессами взаимодействия на поверхности раздела жидкости и твердого тела между собой и с газовой фазой. При смачивании жидкость приобретает большую поверхность раздела как с твердым телом, так и с газовой фазой. В то же время она закрывает поверхность раздела твердое тело — газ. Если обозначить поверхностное натяжение на границе с газовой фазой для твердого тела и жидкости соответственно Отг и Ожг, а избыточную поверхностную энергию на границе твердое тело — жидкость атж, то изменение энергии Гиббса при растекании жидкости по поверхности твердого тела 5 составит [c.307]

Действия пожарной охраны и других аварийных служб преследуют такие основные цели, как создание водонефтяной эмульсии для уменьшения опасности воспламенения и горения разлитой жидкости (пожарная охрана), ограничение площади растекания и из-. влечение из воды максимально возможного количества нефтепродукта (охрана окружающей среды). К сожалению, обе цели не могут быть достигнуты одновременно, так как они несовместимы и исключают друг друга. Эмульгирование нефтепродукта в воде снижает опасность возникновения пожара, но существенно затрудняет и даже делает невозможным извлечение нефтепродукта из воды. Ограничение растекания нефтепродукта на поверхности воды с целью его извлечения повышает угрозу возникновения пожара. Эмульгирование требует интенсивного перемешивающего воздействия на значительный слой воды и дополнительного введения эмульгатора. Ограничение растекания без перемешивания требует воздействия лишь в тонком поверхностном слое и дополнительного введения деэмульгатора. [c.152]

Чтобы получить представление о строении адсорбционного слоя на поверхности раздела, рассмотрим результаты исследования строения пленок, образуемых пр.и нанесении на поверхность воды различных жидкостей, мало растворимых в воде. Небольшое количество такой жидкости, нанесенное на неограниченно большую поверхность воды, либо образует линзообразную каплю, когда притяжение молекул жидкости больше друг к другу, чем к молекулам воды, либо растекается по воде, образуя тончайший мономолеку-лярный слой, когда притяжение молекул жидкости к воде больше, чем друг к другу. Образование капель наблюдается в том случае, когда наносимая на поверхность воды жидкость неполярна. Растекание и образование мономолекулярного слоя происходит тогда, когда молекулы жидкости дифильны. Растекающимися на поверхности воды, но практически не растворяющимися в ней являются высшие жирные кислоты, спирты, амины. [c.128]

Таким образом, необходимо различать начальные и конечные коа-фициенты растекания.Многие вещества,например спирты и фенолы, на поверхности воды обладают высокими положительными на-ча.льн(> ми коэфициентами растекания, но, будучи взаимно насыщены, приобретают отрицательный коэфициент. Данные о начальных коэфициентах растекания для некоторых жидкостей приведены в табл. 2. [c.60]

Только что описанная ситуация довольно характерна для систем, включающих воду. Коэффициент растекания на воде жидкостей с низким поверхностным натяжением сначала имеет положительное значение, а затем почти нулевое или даже становится отрицательным. Это происходит из-за того, что поверхностное давление я гиббсовского монослоя достаточно велико, чтобы уменьшить поверхностное натяжение воды до значения меньше суммы двух других величии, входящих в уравнение (П1-2). Таким образом, в условиях равновесия органические жидкости обычно образуют на поверхности воды монослой, сосуществующий с линзой, в которую собирается избыток жидкости. [c.90]

Применение растворов ПАВ для пылеподавления. Для проникновения частиц в глубь капли в соответствии с (УП,55) необходимо преодолеть поверхностное натяжение жидкости. Кроме того, поверхностное натяжение жидкости определяет смачивание и растекание жидкости по поверхности частицы. Чем меньше поверхностное натяжение, тем интенсивнее идут 2-, 3- и 4-я стадии (см. рис. vn, 8) процесса пылеподавления. Снижения поверхностного натяжения можно достичь введением в воду ПАВ. Снижение поверхностного натяжения в водных растворах ПАВ происходит в результате адсорбции молекул ПАВ на границе раздела жидкость — газ. [c.239]

Мономолекулярные пленки, соответствующие насыщенному адсорбционному слою, образующемуся при адсорбции на поверхности раздела жидкость — воздух, могут быть получены также при растекании жидкого и практически нерастворимого в воде вещества, образующего пленку, по поверхности воды или другой жидкости, выполняющей роль подкладки . В качестве подкладки обычно употребляют воду или ртуть. Пленки твердых веществ получают нанесением на поверхность подкладки капли раствора твердого вещества в легколетучей жидкости пленка образуется при испарении последней. [c.118]

Открытие Зисманом уникальных свойств фторированных поверхностей не смачиваться растворителями и водой привело к созданию интересных для практики продуктов, использующих эти свойства. Так, например, сейчас имеются фторированные полимеры, придающие масло-и водостойкость тканям, коже, бумаге и различным другим материалам. Эти полимеры являются, очевидно, производными акриловой кислоты, которые содержат перфторалкильные группы, оканчивающиеся группой —СРз [1, 21. Такие полимерные композиции находят применение в качестве защитных материалов против растекания жидкостей из точек контакта в шарикоподшипниках, часах и других устройствах [3]. [c.340]

Величины двумерного давления / 12 = 012 — О12 = 5 — 5 на границе раздела двух жидкостей, создаваемого адсорбционным слоем растворенного вещества (012 — поверхностное натяжение на границе вода—раствор, а 02 принимается условно равным 02 чистого гексана, считая, что оно не изменяется при растворении спирта в гексане) показаны на рис. 3. Здесь 5 — начальный коэффициент растекания, соответствующий 01 чистой воды. Из кривых следует, что при достаточно высоких С величины / 12 достигают 30—35 дин см, близких к Р монослоев на поверхности воды. Это подтверждает возможность образования конденсированных слоев на границе раздела двух жидкостей, [c.104]

При исследовании причин, вызывающих смачивание твердых тел жидкостями, полагают, что растекание масла на поверхности воды или металла обязано присутствию в масле молекул, содержащих активную группу атомов, обладающую особым сродством к воде и металлу. Вещество, подобное парафиновому маслу, состоящее из молекул насыщенных углеводородов, не имеющих [c.337]

О механизме растекания на жидкостях можно судить по экспериментам, впервые подробно описанным Осборном Рейнольдсом. Он обнаружил, что при растекании масла по запылённой поверхности воды пыль остаётся неподвижной до тех пор, пока до неё не доходит край растекающегося масла, отгоняющий её в виде постепенно нагромождаемой грядки. По этому поводу он пишет Создаётся впечатление, что пыль отгоняется маслом, как будто оно растекается под действием какой-то присущей ему силы , и добавляет в действительности же масло растекается вследствие сокращения запылённой поверхности чистой воды . Далее он называет это явление весьма неожиданным , так как по аналогии с другими гидродина-, мическими явлениями следовало бы ожидать, что сокращение запылённой поверхности воды будет происходить сразу на значительной площади, а не у периметра масла. [c.278]

Величина 5 называется коэффициентом растекания жидкость растекается по поверхности воды, если 5 0. Если же 5 О, то жидкость образует капли на поверхности последней. [c.238]

Поведение разлития после утечки будет зависеть от рельефа местности. Вообще говоря, сдерживать растекание жидкости должно обвалование, но иногда оно бывает плохо сконструировано. Если обьем обвгшования равен обьему жидкости, содержащейся в резервуаре, необходимо учитывать динамику растекающейся жидкости, так как при образовании волн, что вполне возможно, жидкость может выплеснуться через стенку обвалования. Предусмотренные внутренние выступы помогают избежать подобных случаев (ср. с сооружениями стенок набережной). Кроме того, если место утечки расположено достаточно высоко в резервуаре, образующаяся струя жидкости может достигать поверхности земли за стенкой обвалования. Другая проблема заключается в необходимости устранения из обвалования дождевой воды. [c.83]

Если сга + сгав<Ов, растекание капли вызовет уменьшение свободной энергии системы, что влечет за собой ряд интересных явлений. Когда одна жидкость растекаясь по поверхности другой, увеличивает свою площадь на 1 см , то уменьшение свободной поверхностной энергии равно ад—(аА + ОАв). Эта величина может рассматриваться как мера стремления первой жидкости к растеканию на поверхности второй. Ее называют коэффициентом растекания. Следовательно, коэффициентом растекания можно характеризовать поведение двух несмешивающихся жидкостей на границе их раздела. В табл. 9 приложения приведены коэффициенты растекания некоторых жидкостей на воде, [c.74]

Следовательно, растеканию жидкости 1 по поверхности жидкости 2 способствует малая величина Ощ и и большая величина (Т.20. Неполярная жидкость хорошо растекается по поверхности более полярной жидкости. Органические кислоты и спирты с длинными цепями, имеющие сродство к воде благодаря наличию полярных функциональных групп, хорошо растекаются на ее поверхности, гексан растекается слабее, а сероуглерод и бромоформ остаются на поверхности воды в виде линзы. На поверхности ртути растекаются практически все жидкости. [c.200]

Растекание. При нанесении иа поверхность воды капли нерастворимой в ней жидкости в одних с..1учаях происходит растекание капли, в других оно отсутствует. Явление растекания обусловливается поверхностным натяжением на трех поверхностях раздела вода — воздух (ст вг), вода — капля (о V,) и капля — воздух (о В системе самопроизвольно будет идти тот п[)онесс, который приведет к минимуму поверхнос ной энергии Гиббса. Предположим, что Ств, <ствн + сг . Очевидно, что в этом случае растекание не произойдет и капля под влиянием сил поверхностного натяжения и силы тяжести примет округлую форму (рис.. 19,12), Именно такое состояние системы отвечает уменьшению избытка поверхностной энергии, так как поверхности раздела вода - - капля и капля — воздух сократятся до минимума, а поверхность вода -воздух максимально увеличится. [c.316]

Растекание — результат взаимодействия полярных молекул жидкости (например, воды) с родственными по химическому строению молекулами другой жидкости. Это явление сопровождается понижением поверхностного натяжения твердого тела, уменьшением энергии Гиббса на поверхности раздела фаз. Растекание наблюдается при контакте двух нерастворимых друг в друге жидкостей, например какого-либо масла (м) и воды (в), имеющих относительно меньшее и большее поверхностные натяжения, обозначаемые соответственно Ом и ств. Кроме того, поверхностное натяжение на границе вода — масло обозначают сгвм. Если рассмотреть систему, состоящую из воды с нанесенной на нее каплей масла и воздуха при постоянных давлении и температуре, то в соответствии с вышеизложенными материалами по термодинамике (см. гл. П) изменение энергии Гиббса системы будет равно сумме произведений соответствующего поверхностного натяжения на изменение площади контакта между фазами. При увеличении поверхности раздела вода — масло на столько же увеличится граница раздела масло воздух. [c.175]

Самопроизвольное увеличение площади границы (в данном случае масло — вода) и будет являться растеканием. Соотношение между <Твм, сгв и СТи характеризует возможность растекания и определяется критерием растекания (критерий Гаркиса) 5 = сГв—<Твм—сгм>0. На поверхности воды хорошо растекаются органические кислоты и растворы их солей, высшие спирты и другие вещества. На воде не растекаются вазелиновое и машинное масла. В результате растекания образуются очень тонкие слои одной жидкости на поверхности другой (например, нефти на воде). [c.175]

На поверхности жидкости может происходить явление, называемое растеканием или миграцией. Примером может служить растекание капли масла на воде с образованием тонкого слоя масла, отсвечивающего всеми цветами радуги. Явление растекания дает чрезвычайно простую возможность измерения размеров молекул. Если, например, разбавленный раствор стеариновой кислоты С17Н35СООН в бензоле растекается по поверхности воды, то после испарения бензола на ней образуется плотноупакованный мономолекулярный слой стеариновой кислоты. Молекулы стеариновой кислоты обладают полярным и неполярным концами и вследствие этого ориентируются упорядоченным образом на поверхности воды (рис. 29.1). Полярный конец каждой молекулы направлен в сторону поверхности воды, а неполярный конец ориентируется перпендикулярно ее поверхности. Растекание ограничено притяжением между молекулами стеариновой кислоты, и поэтому мономолекулярный слой после образования остается практически неизменным. Размеры образовавшегося при растекании мономолекулярного слоя легко установить, предварительно покрыв жидкость тонким слоем талька или пробковой пыли. Слой стеариновой кислоты отталкивает хорошо заметный слой пыли, и это позволяет определить границы мономолекулярного слоя. [c.495]

Если на поверхность воды в стаканчике поместить маленькую каплю углеводородного масла, нанример тетрадекана, то она будет плавать на поверхности именно в виде капли. Если прибавить к ней масла, то капля несколько увеличит свою плошадь, ее кривизна уменьшится и она примет вид плавающей линзы. Дальнейшие добавки масла еще больше увеличат площадь, но толщина плавающего слоя мало будет изменяться. Но если вместо углеводорода на поверхность воды нанести каплю олеиновой кислоты, то поведение ее окажется совершенно иным. Мельчайшая капелы а быстро распространится по всей поверхности воды, лишь только вступит с ней в соприкосновение. Для полного покрытия большой поверхности воды достаточно очень небольшого количества олеиновой кислоты. Такое поведение жидкостей называется растеканием. [c.58]

Если вместо того чтобы рассматривать состояние двух веществ, приведенных в соприкосновение в больших массах, мы сосредоточим внимание на явлениях, имеющих место, когда небольшое количество вещества в виде капли наносится на поверхность второго, мы получим дальнейшее подтверждение теории ориентации. Картина действия молекулярных сил, описанная ранее, проявится нри этом с удивительной ясностью. Предположим, что небольшое количество углеводорода или какого-нибудь другого вещества, не имеющего никакого сродства к воде, помещено на водную поверхность. При этом, как уже было отмечено иа стр 58, растекание не будет иметь места. Капля будет плавать па воде в виде круглой линзы, точная форма которой зависит от поверхностных натяжений и плотностей той и другой жидкости, ибо капля находится и под влиянием силы тяжести. Равновесие обязательно будет достигнуто, когда по толщине линзы будут расположены свыше тысячи слоев молекул. С другот стороны, если на поверхность воды, при комнатной температуре, нанести небольшое количество какого-либо вещества, содержащего группу, имеющую достаточное сродство к воде, например пентадециловую килоту, С54Н29СООН, то вещество это растечется по поверхности, по не растворится, ибо наличия одной карбоксильной группы недостаточно для того, чтобы сделать всю молекулу воднорастворимой. Так как порошки, подобные тальку, прилипают к пленкам органических кислот, то, [c.67]

Таблица II.в. Коэффициенты растекания жидкостей на поверхн )Сти воды после взаимного их насыщения при 293 К [c.96]

Как уже говорилось, наиболее важными силами, действующими на границах раздела, являются дисперсионные силы и силы термического возбуждения. Иногда существенный вклад могут давать и электрические силы. Так как адсорбция паров в объеме легко осуществима, важно более подробно рассмотреть концепцию адсорбционного объема, тем более что скачкообразный переход между жидкостью и паром не представляется правдоподобным. Сведения по этому вопросу можно почерпнуть, если рассмотреть растекание жидкости по поверхности другой жидкости или твердого тела, а также из опытов по адгезии пластинок, разделенных малыми расстояниями. Первые точные опыты в этом направлении были проведены Харди. Он отметил, что имеется два возможных пути растекания по поверхности другой жидкости. Капля может уплощаться с образованием толстой пленки или может распределяться на поверхности монослоем. По твердому телу капля может просто растекаться, или образуемый ею пар может конденсироваться на поверхности твердого тела. Исследуя поведение линз бензола на воде, Харди нашел, что они должны достичь критической толщины прежде, чем их поверхность проявит свойства жидкого бензола. При попытках уменьшить их толщину линзы становились нестабильными и распадались на несколько линз критической толщины, находящихся в равновесии с монослоем. [c.33]

Ниже приводится таблица коэффициентов растекания некоторых типичных растекающихся и нерастекающихся жидкостей. На чистой поверхности воды растекание происходит при любом положительном значении коэффициента при больших же положительных значениях жидкость может растекаться по воде, даже преодолевая поверхностное давление значительного количества загрязнений. [c.276]

Растекание капли масла обусловлено тепловым движением молекул воды 1. Молекулы воды непрерывно движутся, в частности параллельно поверхности, диффундируя на большие расстояния и увлекая за собой прилипшие к ним молекулы масла. Если жидкость является растекающейся, то растёкшаяся плёнка обладает меньшей потенциальной энергией, чем капля. Поэтому молекулы, покинувшие каплю, остаются на поверхности воды. Тангенциальная диффузия вдоль нижней поверхности капли происходит непрерывно, и первые молекулы масла, вытолкнутые в результате этой диффузии на поверхность воды, отталкиваются дальше поверхностным давлением новых молекул масла, только что покинувших каплю. Если жидкость является нерастекающейся, то, если даже несколько молекул продиффундирует на некоторое расстояние от капли, они должны вскоре вернуться, будучи менее устойчивыми на поверхности воды, чем в капле. [c.279]

При выборе типа насадки необходимо учитывать, что она должна предпочтительно смачиваться сплошной фазой, так как при этом устраняется возможность нежелательной коалесценции капель внутри насадки. При предпочтительном смачивании насадки дисперсной фазой происходит растекание жидкости по ее поверхности и уменьшается межфазная поверхность. Например, керамические и фарфоровые насадки лучше смачиваются водой, а угольные и пластмассовые — органической фазой. Размер элемента насадки не должен превышать /з диаметра колонны, что значительно уменьшает эффект каналообразова-ния и пристеночный эффект, связанные с неравномерной засыпкой насадки и неравномерным распределением потока по сечению аппарата. Для диспергирования фаз используют сопла, которые должны входить в глубь насадки не менее чем на 25— 50 мм. Для поддержания слоя насадки в колоннах устанавливают колосниковую решетку или металлическую тарелку. [c.94]