Периметр смачивания

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]

Существование переходной зоны между мениском и пленкой приводит к еще одному эффекту, в общем случае предсказанному В. Гиббсом, — эффекту линейного натяжения [568]. По аналогии с поверхностным натяжением, когда переходная зона между жидкостью и паром заменяется плоскостью натяжения, переходная зона между мениском и пленкой может быть заменена линией трехфазного контакта, которой приписывается некоторое линейное натяжение х. В отличие от о значения х могут быть как положительными, так и отрицательными, что вызывает стремление кругового периметра смачивания к стягиванию— в первом случае или к расширению — во втором. [c.223]

Для капель на твердой подложке могут реализоваться только условия неполного смачивания. Параметр здесь неприменим, и единственной характеристикой смачивания является величина краевого угла. Для капель со сферической поверхностью малого радиуса на величину равновесного краевого угла влияет, кроме того, линейное натяжение периметра смачивания (см. ниже). [c.216]

Как было показано в работах [557, 569], линейное натяжение зависит от радиуса кривизны г, что объясняется зависимостью формы профиля переходной зоны от г. Однако если влияние кривизны на поверхностное натяжение проявляется при радиусе кривизны поверхности порядка межмолекулярных расстояний, то в случае линейного натяжения влияние кривизны периметра смачивания проявляется при много больших г — порядка радиуса действия поверхностных сил. [c.224]

Основным показателем смачиваемости минералов служит величина краевого угла смачивания 0, образующегося на твердой поверхности вдоль периметра смачивания, т. е. вдоль линейной границы раздела твер- [c.13]

Выражение (2), содержащее член и/г (где г — радиус периметра смачивания капли на твердой подложке), в принципе отличается [c.251]

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]

На рис. 2 показан вид сверху участка периметра смачивания капли, лежащей на подложке. На точки а и Ь, расположенные симметрично около пересечения нормали N с линией трехфазного контакта с радиусом г, действует натяжение х по касательным к этим точкам. Это натяжение производит силу х sin (ба/2), приложенную к а и й и направленную параллельно N. Следовательно, на дугу аЬ действует сила 2х sin (ба, 2). Соответствующее двумерное давление для точки с получаем при условии, что аЬ стремится к нулю [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]

На рис. 3 показан профиль такой капли. На границе раздела двух жидкостей (или жидкости и газа) А и В лежит капля С, прогибающая своим весом эту поверхность под углом 7 к горизонтали. Натяжение на границе АВ обозначено ст,,, на границе ВС—ст и на границе АС — о , i и — углы, образованные верхней и нижней поверхностями капли (с радиусами кривизны Ri и R ) с горизонтальной плоскостью, в которой лежит периметр смачивания с радиусом г. [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]

Ох (60) /2. Правая же часть (13), соответствуюш,ая (15а), с увеличением о до ац + йа изменится на — 6а/ао, т. е. на малую величину первого порядка. В результате баланс сил (13) и (15а) нарушится, шарик начнет погружаться в границу раздела и выступать из жидкости, а периметр смачивания будет расти. Следовательно,, условие (13) несовместимо с условием (12). Прижимающую силу О проще всего задать в виде веса шарика в жидкости, не учитывав выступающей части первого, [c.264]

В книге [121 разъяснен еще один важный вопрос. Препятствием к образованию ньютоновской пленки на всплывшем пузырьке может быть не только сила х/г, стягивающая периметр смачивания, но также и расклинивающее давление в зазоре между пузырьком и поверхностью жидкости. Последнее преодолевается разностью давлений в пузырьке и во внешней газовой фазе, которая равна 2а/R. Это давление тем больше, чем меньше пузырек. Следовательно, с увеличением пузырька произойдет переход от пузырьков с ньютоновской пленкой к пузырькам без таковой, в то время как под влиянием я с ростом R имеет место обратный переход. [c.266]

При x>0 линейное натяжение (и сила х/г) стягивает периметр смачивания и увеличивает угол 0 по сравнению с 0< , а прп х< 0, наоборот, линейное натяжение растягивает периметр смачивания и уменьшает 0. Поэтому выражения (26) дают решение для х>0 при О>0< и для х<0 при 0< Оос. [c.268]

Простейший случай выделения новой фазы в виде смачивающих капелек на плоской подложке не был рассмотрен в гл. 4. Поэтому начнем именно с этого случая, используя сначала подход Фольмера, т. е. не учитывая линейного натяжения по периметру смачивания капли. [c.270]

Это дает основание учитывать при образовании новой фазы на подложке линейное натяжение периметра смачивания зародыша, так что приведенный ниже анализ влияния х на работу образования зародыша в принципе обязателен. [c.271]

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

Зазор, заполненный дисперсной средой, возникающий при контакте двух микрофаз в ней, состоит из центральной части, в виде тонкого слоя и обрамляющей его переходной зоны, в которой толщина возрастает. Очевидно, полное его описание требует учета и этой зоны. Термодинамически это означает, что к свободной энергии плоского контакта, пропорциональной его площади, следует добавлять и свободную энергию обрамляющей его переходной зоны, пропорциональную длине периметра смачивания. Отсюда следует, что для круглого контакта роль линейного натяжения будет возрастать обратно пропорционально радиусу контакта. [c.282]

При нанесении капли жидкости на поверхность твердого тела-можно наблюдать во времени увеличение или уменьшение площади контакта капли с поверхностью. Эта площадь ограничена линией соприкосновения трех фаз (жидкой, твердой и газообразной), называемой периметром смачивания. Если площадь контакта, а следовательно, и периметр смачивания увеличиваются, то говорят о растекании жидкости по поверхности. [c.51]

Смачивание твердых тел на практике чаще всего оценивают краевым углом 0 между поверхностью твердого тела и касательной, проведенной к поверхности жидкости из любой точки периметра смачивания. Краевой угол, или угол смачивания, отсчитывают со стороны жидкости (рис. 29). [c.52]

Смачивание жидкостью твердого тела можно объяснить как результат действия сил поверхностного натяжения. Рассмотрим пример неполного смачивания, изображенный на рис. VI, 8. Очевидно, периметр смачивания, или окружность, капли является границей взаимодействия трех сред — жидкости /, воздуха 2 и твердого тела 3. Эти среды имеют разграничивающие их поверхности поверхность жидкость — воздух с поверхностным натяжением 01,2. поверхность воздух — твердое тело с поверхностным натяжением [c.154]

Равновесные краевые углы, рассчитанные на основе баланса сил, действующих по периметру смачивания, определяются уравнением Юнга (1.13). Если поверхностное натяженне на границе твердое тело— газ сГг-г больше, чем поверхностное натяжение на границе твердое тело — жидкость ат-м<, то краевой угол 0р < 90°, поверхность твердого тела является лиофильной (при смачивании водой — гидрофильной), К материалам с гидрофильной поверхностью относятся, например, кварц, стекло, оксиды металлов. Жидкость не смачивает поверхность, если Стт-г < огт-ж н Эр > 90°. В этом случае поверхность является лио-фобной (гидрофобной). К материалам с гидрофобной поверхностью относятся металлы, у которых поверхность не окислена, большинство полимеров, а также все органические соединения, обладающие иизко11 диэлектрической проницаемостью. [c.21]

Линейная граница, по которой соприкасается поверхность раздела т—же поверхностью раздела т — г, называется периметром смачивания. [c.135]

Линию, по которой поверхность раздела жидкость — газ соприкасается с поверхностью твердого тела, называют периметром смачивания. [c.312]

Явление смачивания наблюдается на границе раздела трех фаз, одна из которых обычно является твердым телом (рис. 9, 3), другая — жидкостью, например, водой (/) и третья газом (2). Может быть также две несмешивающиеся жидкости, это так называемое избирательное смачивание. При неполном смачивании жидкая поверхность раздела пересекает твердую поверхность по некоторой линии, называемой периметром смачивания, и образует с ней краевой угол 0, измеряемый всегда в жидкой фазе. Равновесное значение краевого угла определяют из выражения [c.30]

На рис. 15.1 показаны силы, действующие на трехфазный периметр смачивания. При термодинамическом равновесии [c.326]

ЧТО в отличие от гл. 4 в настоящей статье радиус кривизны зародыша будем обозначать через Як, а сохраним для обозначения радиуса периметра смачивания. В случае смачивающей капли проще и удобнее применять РоУк/2 вместо чаще употребляемого стО /З для капель в объеме паров. Отсюда сразу получается формула Фольмера для смачивающего твердую подложку зародыша в виде [c.271]

Здесь объем равновесной капли К = V + У", ее верхняя поверхность О и нижняя О" (так что О = О + О ), периметр смачивания I = 2пгк и занятая каплей часть площади подложки Одв равна пг1. [c.272]

Q-пoтelIuиaл не был отдельно введен Гиббсом и не был рассмотрен п гл. 4. Его определяют как = Р— 2 iini или с учетом Р = и—Т5 и и — Р + Т5 + 2 в виде Я = — РУ для объемной фазы. Следуя способу введения характеристических функций для поверхностных избытков в гл. 4, для поверхностной фазы в обозначениях гл. 4 получаем А = = аО. Аналогично этому для избытков по линии трехфазного контакта имеем Q = у.1, где / — длина периметра смачивания. [c.272]

Для отрыва твердого тела от поверхности жидкости необходимо приложить усилие f, которое в соответствии с про-стс11шей теорией равно произведению поверхностного натяжения жидкости на полный периметр смачивания тела (с.. - ). [c.26]

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]

Если тонкую стеклянную пластинку, подвешенную к спиральной пружинке, привести в соприкосновение с поверхностью жидкости, то планстинка быстро втягивается в жидкость и пружинка удлиняется. Втягивание пластинки обусловлено силой поверхностного натяжения, действующей по периметру пластинки (рис. 29). При краевом угле 0 на единицу длины периметра смачивания действует нормальная составляющая силы поверхностного натяжения а os 0. Если длина периметра смачивания равна р, то полная втягивающая сила равна ар os в. [c.95]

Смачивание. Если каплю жидкости поместить на твердую повергхность, то через некоторое время (часто достаточно длительное) капля принимает форму, зависящую как от ее размеров и плотности жидкости, так и от характера взаимодействия жидкости с поверхностью. Поверхность контакта жидкости с плоской поверхностью ограничена линией, называемой периметром смачивания. В каждой точке периметра смачивания соприкасаются три фазы твердая, жидкая и газообразная (рис. 19). [c.47]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология