Краевой шероховатости

Класс веществ Материал Средняя высота выступов шероховатости, мкм Краевой угол смачивания ф, ° эрг/см [c.47]

Влияние шероховатости на равновесный краевой угол легко учесть при условии, что размер капли значительно больше средне- го размера выступов и впадин на поверхности. Так как в уравнении Юнга (I. 121) составляющие поверхностного натяжения на грани- це с твердым телом будут в К раз больше, то можно записать [c.75]

Экспериментально определяемые значения краевых углов при различных потенциалах твердой металлической поверхности (платина, серебро, цинк и др.)> как правило, плохо воспроизводимы вследствие энергетической неоднородности и шероховатости таких поверхностей. Поверхность жидкого металла (ртуть, амальгамы, галлий) обычно однородна, что позволяет провести исследование зависимости os О от ср. [c.29]

Шероховатость поверхности твердого вещества влияет на краевой угол. Например, если поверхность ровная и краевой угол > 90°, [c.179]

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]

Влияние шероховатости поверхности на гистерезисные явления можно объяснить следующим образом. Когда капля подходит к краю канавки или царапины и начинает переливаться в нее, кажущийся краевой угол йк по отношению к идеализированной плоской поверхности твердого тела (пунктирная линия на рис. III—15) должен заметно увеличиться по сравнению с истинным краевым углом в. При большом числе канавок на поверхности твердого тела это приводит к отличию среднего угла натекания от угла оттекания. [c.101]

Гистерезис смачивания вызывается шероховатостью твердой поверхности, а также адсорбцией на ней газов или некоторых других загрязнений, которые должны ыть вытеснены или растворены жидкостью, прежде чем жидкость вступит в контакт с твердой поверхностью. Чем чище поверхность твердого тела, чем лучше она отшлифована, тем ближе величина краевых углов смачивания к равновесному значению, тем меньше гистерезис смачивания. [c.190]

Уточнение термодинамической трактовки реальных кристаллических поверхностей может быть достигнуто путем учета линейной энергии ребер. Еще Гиббс обратил внимание на необходимость существования линейного натяжения трехфазных границ контакта, могущего иметь как положительное, так и отрицательное значение. Эта идея была развита в фундаментальных работах Шелудко [5], показавшего роль линейного натяжения в процессах образования двухфазных контактов при смачивании, прилипании пузырьков и гетерогенной нуклеации, например при электрокристаллизации. Из соответствующих наблюдений оказалось возможным определить величину и знак линейного натяжения. Теория линейного натяжения на периметре смачивания была развита в работах [6, 7]. Для реальных тел формула, выражающая влияние шероховатости подложки на краевой угол, была предложена Венцелем [8] и более строго обоснована одним из нас [9]. [c.8]

Из.меряемые на практике краевые у глы часто отличаются от термодинамически равновесных. Эти отклонения в основном связаны с дефектами поверхности твердого тела шероховатостью, гетерогенной неоднородностью и др. Эти факторы практически исключают возможность полного смачивания или полного его отсутствия 0тЮ и 07 180. Шероховатость лиофильной поверхности улучшает ее смачивание, а лиофобной - снижает. [c.92]

Влияние шероховатости можно описать с помощью коэффициента макроскопической шероховатости г, который определяется как отношение косинусов краевых углов 0 и 0 гладкой и шероховатой поверхностей данного материала [225] [c.56]

Идеальных условий для получения такой огибающей кривой, как на рис. 19.6, на практике не наблюдается. В общем случае она формируется различными процессами отражения, например в процессе зеркального отражения гладкого отражателя (на рис. 19.6 предполагается только этот случай), под влиянием рассеяния при шероховатой или трещиноватой поверхности и под влиянием краевых волн при резко обрывающейся кромке (трещине на кромке). Краевые волны однако при почти перпендикулярном прозвучивании отражателя во все большей доле переходят в первые два фактора, ио согласно рис. 19.8, могут [c.387]

Анализ применяемых численных методов решения контактных задач показывает, что в некоторых вариантах возможны такие вычислительные трудности по сравнению с решением классических краевых задач со смешанными граничными условиями, как нарушение положительной определенности систем алгебраических уравнений, появление неустойчивости их решения из-за плохой обусловленности, применяется численная реализация некорректно поставленных задач. Здесь предлагается алгоритм решения задачи контакта деформируемых тел, свободный от указанных недостатков, дающий в ряде случаев более быструю сходимость по сравнению с применяемыми методами. В качестве иллюстрации рассмотрено решение задачи контакта шероховатых тел с нелинейной податливостью шероховатого слоя. [c.141]

Реальные твердые поверхности, подвергающиеся радиоактивному загрязнению, энергетически и геометрически неоднородны. Энергетическая неоднородность вызвана неодинаковой удельной поверхностной энергией в различных точках одной и той же поверхности, а геометрическая — наличием выступов, выемов, тре-щрш, пор и других изъянов поверхности. Шероховатости и неровности поверхности с> щественно изменяют условия смачивания и адгезию жидкости, поскольку краевой угол на шероховатой поверхности 0д, меньше чем на гладкой. Краевые углы 0ш и 0 одной и той же жидкости на шероховатой и гладкой поверхности связаны соотношением [27] [c.184]

При большом краевом угле и достаточно шероховатой поверхности жидкость может запирать на поверхности пузырьки воздуха, что, как показано на рис. УП-8, дает эффект сложной поверхности. В этом случае уравнение (УП-34) переходит в [c.278]

Если твердая поверхность достаточно однородна и npaKTH4e t n не имеет шероховатостей, экспериментально измеряемые статические углы 0НТ близки к равновесным краевым углам 0р. Поэтому в соответствии с уравнениями (1.14) и (1.56) имеем [c.26]

Рэй и Бартелл (1953) и Педдей (1960) показали, что краевые углы при погружении и поднятии подобны на гладких поверхностях в отличие от шероховатых, когда среднее значение угла близко к значению его для гладкой поверхности. На последней сильно искажен только мениск поднятия, в то время как на шероховатой поверхности искажены оба мениска. Если, кроме шероховатости, поверхность еще и загрязнена, то среднее значение коэффициента растекания изменяется со степенью шероховатости. [c.182]

Следует отметить, что экспериментально определить истинное значение краевого угла смачивания достаточно трудно, а иногда и невозможно. Это связано с тем, что смачивание поверхности сильно зависит даже от следов загрязнений. Смачивание резко изменяется уже при образовании моно-молекулярного слоя, между тем установлено, что толщина граничного слоя воды, например на стекле, достигает 100А и с трудом удаляется даже при нагревании в вакууме при 400-500°С /56/. Больщинство веществ, в том числе металлы, хорошо окисляются даже при контакте с воздухом, и образующиеся окислы резко меняют смачиваемость. На смачивание влияет также шероховатость поверхности, усиливая соответствующую фильность последней. На краевой угол смачивания влияют условия образования поверхности. Так, краевой угол смачивания водой поверхности стеариновой кислоты составляет при охлаждении расплава кислоты в воздухе 85 , тогда как при охлаждении на стекле лишь 47°. На основании всех этих особенностей даже утверждается /43/, что прогноз парафиностойкости поверхности с позиций обычных методов оценки фильности невозможен. [c.101]

В работе [3] показано, что степень шероховатости подложки несущественно сказывается на величине краевого угла смачивания, если средняя высота неровностей рельефа находится в пределах 0,01—0,2 мкм. Поэтому в данной работе достигалась такая чистота поверхности смачиваемого материала, при которой влиянием ее неровностей можно пренебречь. Пластины, ишользуемые в качестве подложки, полировали до чистоты поверхности У9—10, промывали в спирте и п рокал Ивали три температуре 700—900°С. Краевой угол измеряли в интервале температур от плавления меди до перегрева капли на 300°С. [c.140]

Уравнение (11.27), связывающее косинус краевого угла смачивания с шероховатостью поверхности, называется уравнением Венцеля — Дерягина Анализ его показывает, что с увеличением шероховатости повышается кажущаяся смачиваемость гидрофильной поверхности и уменьшаетси критерий смачивания для гидрофобной. Действительно, так как то выполняются соотношения [c.49]

Флотацию таких веществ можно осуществлять лишь с помощью специальных реагентов. Краевой угол может быть различен для разных образцов одного и того же вещества. Он зависит от состояния поверхности образца (характера излома, степени шероховатости) и от среды (жидкой или газообразной), в контакте с которой был образец до определения 0. Сорбировавшиеся и оставшиеся на поверхности образца молекулы этой среды влияют на значение 6. [c.327]

При 0 = 0 имеет место абсолютная смачиваемость поверхности жидкостью, при 0 = =я — абсолютная несмачиваемость. Принято считать поверхность гидрофильной (смачиваемой), если данная жидкость образует на ней угол 0<п/2 при 0>я/2 поверхность считается гидрофобной. Жидкие щелочные металлы (при температурах, близких к температуре кипения при атмосферном давлении) и криогенные жидкости смачивают металлические поверхности почти абсолютно (краевой угол близок к нулю). Гидрофобными по отношению к воде и ряду других жидкостей являются парафин, фторопласт (тефлон). В табл. 1.18 приведены значения 0 для некоторых сочетаний жидкость — твердое вещество. Следует иметь в виду, что краевой угол смачивания весьма чувствителен к таким трудно контролируемым факторам, как шероховатость твердой поверхности, присутствие на ней или в жидкости посторонних примесей, особенно поверхностно-активных веществ. Увеличение шероховатости твердой новерхности увеличивает ее смачиваемость, т. е. снижает значение О [28]. Для отдельных сочетаний твердое тело — жидкость в определенном интервале температур наблюдается зависимость 6 от температуры. Так, согласно [18] для жидкого натрия на поверхности никеля (в атмосфере аргона) при /=200н-500°С краевой угол [c.86]

Лиофильность способствует хорошему смачиванию и образованию однородной пасты. Мерой для количественного определения лиофильности по отношению к поверхности основы при взаимодействии со связующими служат величины краевого угла смачивания, адсорбционной способности и теплоты смачивания. Так, более высокая лиофильность связующих достигается ка поверхкостк антрацитов к тощих углей, меньшая — на поверхности шероховатых и мало метаморфизированньсх углей. После смачивания твердых мелкодисперс-ньге частиц связующих происходит адсорбция его составных частей на поверхности частиц. [c.130]

Ювенильные (чистые, свежеприготовленные) металлические поверхности обычно хорошо смачиваются металлами, т е. в системе твердый металл - жидкий металл 0 <90°. Однако наличие оксидных пленок или других примесей на поверхности контакта приводит к нарушению смачивания. В таких случаях добиться растекания жидкого металла по твердому помогает специальная температурная обработка, прежде всего повышение температуры расплава (например, при контакте жидкого олова с молибденом и вольфрамом при сравнительно невысоких температурах формируются большие краевые углы). Однако при достаточном нагреве окислы Мо и XV сублимируют и смачивание 8п значительно улучшается. Большуто роль при этом ифают также чистота и шероховатость поверхности, применение флюсов, легирование. [c.100]

Согласно разделу 2.6, угловое отражение поперечных волн эффективно только для диапазона углов от 35 до 55°. При крайних значениях угла и за пределами этого диапазона угловая характеристика искажается, так что трещина, которая лишь немного наклонена к поверхности, будет отражать иначе, чем канавка. Кроме того, в случае длинной канавки постоянной глубины закон изменения с расстоянием как и при цилиндрическом отверстии получается иным, чем у отдельных дефектов типа коротких поверхностных тре-1ЩИН, которые располагаются целиком на пути звукового луча. Согласно разделу 2.6, на канавке происходят различные преобразования моды, поперечные волны превращаются в поверхностные и обратно, а также в краевые волны, которые в канавке с гладкой поверхностью и постоянной глубиной искажают эхо-имцульс совершенно иначе, чем естественная трещина с шероховатыми поверхностями и непостоянной глубиной. Таким образом, при построении тарировочной кривой отражения от канавки в зависимости от ее глубины и угла прозвучивания, особенно если канавка имеет глубину, близкую к длине волны, получают плохо воспроизводимые результаты, в особенности если при замене прибора добавляется еще влияние различных частот и форм импульса или если варьируется ширина канавки. Некоторые из вышеназванных факторов помех могут быть устранены короткими надрезами дисковой пилой см. также рис. 17.1). [c.382]

При выборе связующего, помимо доступности и экономических соображений, необходимо учитывать реологические показатели, а также лиофильность, адгезию по отношению к углеродной основе. Лиофильность способствует хорошему смачиванию и образованию однородной пасты. Мерой для количественного определения лиофильности по отношению к поверхности основы при взаимодействии со связующими служат величины краевого угла смачивания, адсорбционной способности и теплоты смачивания Так, более высокая лиофильность связующих достигается на поверхности антрацитов и углей марки Т, меньшая — на поверхности шероховатых и малометаморфизированных углей. После смачивания твердых мелкодисперсных частиц связующих происходит адсорбция его составных частей на поверхности частиц. [c.610]

Первый результат применения уравнения (4) состоял в получении коависимым методом [331 уравнения (2) теории Фрумкина — Дерягина, описывающего условия полного термодинамического равновесия пленки с объемной жидкостью. Далее оказалось, что решение уравнения (4) применительно к состояниям механического равновесия мениска позволяет определить также значения наступающего и отступающего краевых углов. На рис. 4 показаны критические профиля переходной зоны для этих случаев. При краевом угле большем 0л или меньшем 0/ происходит нарушение механического равновесия, профиль теряет устойчивость и начинается течение жидкости. Таким образом, уравнение (4) содержит информацию не только о равновесных, но также и о гистерезисных краевых углах. Заметим, что этот механизм гистерезиса не связан с шероховатостью поверхности и объясняет возможность гистерезисных явлений также и на гладких поверхностях. Так, Фишер [34] наблюдал гистерезис для капель на молекулярно [c.29]

Выражения (11.6) и (11.7) показывают изменения краевого угла и условий смачивания шероховатой поверхности. В случае гидрофобной поверхности шероховатость ухудшает смачиваьгае, снижает площадь контакта жидких радиоактивных веществ с поверхностью [c.185]

Этот метод имеет два недостатка. Во-первых, таким способом непосредственно измеряют V или изменения у, а не я. В результате любой температурный дрейф или случайные примеси приводят к изменениям что может быть ошибочно приписано изменению поверхностного давления. Во-вторых, в то время как для чистых жидкостей обеспечить нулевой краевой угол обычно не так уж трудно, при изучении поверхностей, покрытых пленками, это не всегда удается, поскольку поверхностно-активное вещество, образующее пленку, может адсорбироваться на пластинке. Уменьшению краевого угла может способствовать шероховатость пластинки. Литературу по методическим воп юсам использования метода пластинки Вильгельми можно найти в обзоре Гэйнса 37]. Однако установка для измерений с помощью пластинки Вильгельми относительно проста и дешева и может давать столь же точные результаты, как и описываемые ниже пленочные весы. [c.96]

Уравнение ( 11-31) было получено в 1948 г. одновременно несколькими авторами [41—43] позднее Гуд [44] дал его более строгий вывод. Обратите внимание, что если краевой угол меньше 90°, то щерохова-тость уменьшает 0, если же 0 больше 90°, то шероховатость увеличивает его. [c.278]

Рис. УП-9. Зависимость краевых углов воды от шероховатости поверхности теломера тетрафторэти-лена и метанола [47].

Во-вторых, эффекты гистерезиса определенно связаны с шероховатостью поверхностей. В работе Деттра и Джонсона [47] обобщены собственные и литературньге данные по гистерезису краевого угла. На рис. УП-Э приведены типичные данные этих авторов для воды на политетрафторэтилене. Обратите внимание, что только угол натекания здесь ведет себя так, как требует уравнение (УП-31). Однако в системах с 0<9О° угол натекания также возрастает с г, что противоречит уравнению (У11-31). Когда вследствие захвата воздуха поверхность начинает вести себя как составная, угол натекания резко возрастает. [c.280]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология