Краевой угол давления

Типичные изотермы смачивающих пленок боды изображены на рис. 1.6, где по оси абсцисс отложено расклинивающее давление пленки П, а по оси ординат — ее толщина /г. Кривая 1 относится к пленке воды на гидрофильной, полностью смачиваемой поверхности, а кривая 3 отвечает неполному смачиванию, когда объемная жидкость образует с пленкой конечный краевой угол. Кривая 2, в зависимости от площади под изотермой в области П<0, характеризует либо полное, либо неполное смачивание. Вид изотермы П(/1) определяется вкладом различных составляющих поверхностных сил молекулярных, [c.16]

Как видно из этого выражения, при постоянстве параметров изотермы краевой угол капли 6о уменьшается при уменьшении ее размеров, сопровождающемся ростом отрицательного капиллярного давления. Такой эффект был, в частности, обнаружен экспериментально в работе [558] для капель во,п1ы диаметром менее 3 мм. [c.214]

Краевой угол воды на парафине равен 111° при 298 К. Для О,] М раствора бутиламина в воде поверхностное натяжение состаЕ ляет 56,3 мДж/м , краевой угол на парафине равен 92°. Рассчитайте поверхностное давление пленки бутиламина, адсорбированного на поверхности раздела парафин — вода. Поверхностное натяжение аоды [c.36]

В методах капиллярного поднятия и отрыва кольца существенную роль играет смачивание исследуемой жидкостью поверхности частей прибора — стенок капилляра или металла кольца, т. е. краевой угол смачивания. Так как определить краевой угол при таком измерении крайне затруднительно, то эти методы применяют только в условиях полного смачивания. Для чистых жидкостей это условие почти всегда легко соблюдается, тогда как в растворах, особенно поверхностно-активных веществ, оно часто практически не достигается. По этой же причине и для измерения поверхностного натяжения на границе двух жидкостей эти методы также мало применимы. В связи с этим в ряде случаев следует предпочесть методы, в которых смачивание не играет роли. Это методы наибольшего давления пузырьков, неподвижной капли, взвешивания капли. Они пригодны для измерения поверхностного натяжения для любых границ раздела. [c.12]

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]

Рассмотренная теория капиллярного поднятия приводит к следующему представлению о механизме явления смачивание задает определенный краевой угол (принудительную кривизну мениска), а возникающая разность давлений, действуя по всему сечению столба, поднимает жидкость на определенную высоту. [c.69]

При опускании тонкого стеклянного капилляра в воду (рис. 105, а) краевой угол смачивания близок к нулю и поэтому мениск вогнутый. Давление р при этом ниже, чем давление при [c.287]

С уменьшением дисперсности нефти в поровом пространстве замедляется процесс вытеснения. Объясняется это тем, что давление, приходящееся на единицу массы нефти в линзе, с увеличением ее размера уменьшается, так как масса линзы увеличивается при шарообразной форме в кубе, а поверхность в квадрате. Если линза или капля движутся по смоченной водой поверхности и не прилипают к ней, то движению их препятствуют капиллярное давление и механическая прочность адсорбционного слоя. Чем больше скорость движения, меньше поверхностное натяжение и краевой угол смачивания, тем меньше возможность прилипания капель и линз подвижной части нефти к твердой поверхности. [c.90]

Поскольку вплоть до равновесной толщины расклинивающее давление в углеводородной пленке отрицательно, то это означает, что межфазное натяжение пленки будет меньше межфазного натяжения на границе раздела объемных фаз. Вследствие этого между пленкой и объемной фазой (мениском или линзой, плавающей на пленке) должен образоваться краевой угол. [c.29]

Раньше считалось, что гистерезис краевого угла вызван только неровностями поверхности или ее химической неоднородностью—наличием участков с разными равновесными краевыми углами. Рассмотрение механической устойчивости переходной зоны показало, что гистерезис возможен и на гладкой однородной поверхности. При этом значения 0д и 0 могут быть также определены на основании изотерм расклинивающего давления П(Л)[55б]. Для изотерм типа 1 на рис. 13.3 значения 0л лежат между 0о и 90°, а значения 0д близки к О, так как краевой угол образуется с метастабильной -пленкой, формирующейся за отступающим мениском. > [c.221]

При выводе изотермы адсорбции Ленгмюра неявно делаются следующие допущения 1) адсорбируемый газ в газовой фазе ведет себя как идеальный 2) адсорбция ограничивается мономолекулярным слоем 3) поверхность однородна, т. е. все адсорбционные центры имеют одинаковое сродство к молекулам газа 4) молекулы адсорбата не взаимодействуют друг с другом 5) адсорбированные молекулы газа локализованы, т. е. не передвигаются по поверхности. Первое предположение справедливо при низких давлениях. Второе почти всегда перестает соответствовать реальности при увеличении давления газа. Как показано на рис. 8.6, когда давление газа приближается к давлению насыщенного пара, пар начинает неограниченно конденсироваться на всех поверхностях, если краевой угол 0 равен нулю. Третье допущение неудовлетворительно, потому что реальные поверхности неоднородны разные грани кристалла обладают разным сродством к молекулам газа, а ребра, трещины и дефекты кристалла образуют дополнительные адсорбционные центры. Неоднородность приводит к уменьшению энергии адсорбции по мере заполнения поверхности. Неправильность четвертого допущения была показана экспериментально, когда обнаружилось, что в некоторых случаях теплота адсорбции может увеличиваться с увеличением поверхностной концентрации адсорбированных молекул. Этот эффект, противоположный тому, к которому должна приводить неоднородность поверхности, обусловлен взаимным притяжением адсорбированных молекул. Пятое допущение неправильно, так как имеется ряд доказательств того, что поверхностные пленки могут быть подвижными. [c.251]

На рис. XI.4 (кривая 1) был показан профиль переходной зоны при полном смачивании. В этом случае продолжение невозмущенной круговой части мениска не пересекает поверхность подложки и краевой угол не образуется. Мениск постепенно посредством переходной зоны сообщается с равновесной плоской пленкой толщиной h , отвечающей на изотерме П h) капиллярному давлению мениска Pq = По- Профиль переходной зоны при неполном смачивании, когда продолжение невозмущенной части мениска образует с подложкой равновесный краевой угол 9q, показан на рис. XI.1. [c.369]

Усадка в процессе высушивания происходит до тех пор, пока механические напряжения, возникающие в силикагеле, неспособны противостоять давлению, воздействующему на структуру благодаря поверхностному натяжению жидкости, находящейся на границе раздела фаз в силикагеле. Как показал Баркас [290], силы сжатия, действующие на силикагель, возрастают с уменьшением диаметров капилляров. Такое сжатие сходно с силами, способствующими сближению стеклянных пластинок, помещенных вертикально в жидкость [291]. Силы, действующие на пластинки, обратно пропорциональны расстоянию между пластинками. Когда любая влажная масса измельченного в порошок материала высушивается, то возникающие капиллярные силы сдавливают гранулы порошка, при этом поверхность твердого материала, смоченного жидкостью, имеет по существу нулевой краевой угол (рис. 5.21). [c.734]

Чем меньше краевой угол, тем лучше смачивание. В случае высоковязких расплавов угол 0 близок к 90°, но это не значит, что высоковязкие расплавы всегда плохо смачивают. Большой угол вязкой капли может быть приближен к нулю при расплющивании с помощью внешнего усилия. При лужении такой внешней силой является давление жала паяльника или волны припоя. [c.17]

Отрицательный знак говорит о том, что р будет меньше, чем ро, если краевой угол меньше 90°. Это условие выполняется для большинства, хотя и не для всех систем жидкость—твердое тело. Поэтому при одной и той же температуре давление пара над жидкостью, находящейся в капилляре, меньше этого давления над плоской поверхностью жидкости. Если твердое тело, имеющее цилиндрические поры радиуса г, находится в атмосфере пара, давление которого постепенно увеличивается, то пар должен конденсироваться в жидкость как только его давление р достигнет значения, определяемого уравнением (3.1). И наоборот, если поры уже содержат жидкость, испарение не начнется до тех пор, пока давление пара в системе не упадет до величины р, также определяемой уравнением (3.1), которая меньше величины давления насыщенного пара. Если радиусы у капилляров неодинаковы и если твердое тело находится в атмосфере пара при фиксированном давлении р, то конденсация будет происходить в порах с радиусом, равным или меньшим значения г, рассчитываемого по уравнению Кельвина. [c.158]

Если изотерма асимптотически приближается к линии р ро, что означает бесконечно большое поглощение при давлении насыщения, то можно с уверенностью утверждать, что краевой угол равен нулю и остается таким и в других точках по крайней [c.177]

Что касается фактора (а), то надо иметь в виду, что поверхностное натяжение у жидкости становится функцией радиуса поры, когда последний меньше примерно 500 А, а ошибка, вызванная использованием обычного значения у при г, меньшем примерно 50 А, составляет несколько процентов. Этой ошибкой можно пренебречь при высоких относительных давлениях, но при низких давлениях она становится значительной. Кроме того, обычно делается не всегда справедливое предположение, что краевой угол равен нулю (см. стр. 174). Такое допущение может привести к ошибке в определении г в несколько процентов. Поправка на толщину t адсорбционной пленки [фактор (б)], также определяется не точно. Если используется стандартная изотерма (рис. 91), то из-за разброса точек ошибка в определении значения п также может составить несколько процентов. Если п получают при непосредственном построении изотермы адсорбции на стандартном непористом твердом теле, то неизвестно, насколько хорошо поверхностные свойства стандартного образца соответствуют поверхностным свойствам исследуемого пористого образца. Сразу же следует отметить, что для таких паров, как пары бензола или метилового спирта, которые имеют специфический характер взаимодействия с твердым телом, нельзя использовать стандартную изотерму, а возможность использования стандартного твердого тела еще не доказана. [c.207]

С разрушением особой структуры граничных слоев связан также и известный эффект ухудшения смачивания при повышении температуры [562]. На рис. 13.5 приводятся результаты расчетов изотерм расклинивающего давления смачивающих пленок водного 10 М раствора КС1 с добавками ионогенных ПАВ. Для молекулярных сил принята та же константа А для структурных сил — экспонента IIs= sexp(—/i/Я-), где С = = 10 Н/см и А,=0,25 нм. Исходной, без добавок ПАВ, является изотерма, показанная кривой 6. Потенциалы поверхностей кварца (ii)i) и пленки (ij]2) принимали в этом случае равными —100 мВ и —25 мВ, соответственно. Расчеты по уравнению (13.3) приводят к значению 0о = 8° (см. рис. 13.4). Влияние добавок ПАВ сводилось в проведенных расчетах к изменению потенциала вследствие адсорбции ПАВ на поверхности пленка— газ. Адсорбция анионоактивного ПАВ, повышающая отрицательный потенциал ifi2, приводила к улучшению смачивания. Так, при il]2= —35 мВ рассчитанный краевой угол уменьшается до 7°, а при 11)2 = —45 мВ—до 5°. Дальнейший рост i 52 (кривые 1—<3) обеспечивает уже полное смачивание поверхности кварца. Если же на поверхности пленки адсорбируется катионоактивный ПАВ, заряжающий поверхность пленка — газ положительно (г1)2=+Ю0 мВ), в то время как поверхность подложки остается заряженной отрицательно, краевой угол растет до 28° в связи с тем, что электростатические силы вызывают притяжение поверхностей пленки (Пе<0). Полученные результаты находятся в хорошем согласии с результатами прямых измерений краевых углов растворов КС1 с добавками анионоактивного натрийдодецилсульфата и катионоактивного цетилтриметиламмонийбромида [563]. [c.220]

Очевидно, адсорбция породой различного количества асфальтенов приводит не только к различной степени гидрофобности породы, но и к различным свойствам граничного слоя нефти. Следовательно, будет меняться в определенной степени и характер вытеснения. Поэтому следует остановиться на исследованиях Н. Н. Таирова и М. М. Кусакова [175], которые показали, что при изменении давления в системе углеводородная жидкость—вода— кварц, создаваемого метаном, меняется краевой угол смачивания кварца углеводородной жидкостью. [c.177]

Какую долю (в процентах) составляет давление паров воды в капиллярах радиусом 10 и 10 мкм от нормального давления на-сьиценного пара при 298 К При расчетах примите, что краевой угол равен нулю, а стн,о = 71,96 мДж/м . [c.69]

Рассмотрим поведение жидкости в тонком капилляре, опушенном в жидкость в этом случае моясно считать, что мениск имеет сферическую форму (рис. 1-13). При условии смачивания жидкостью стенок капилляра (острый краевой угол в) ее поверхность будет искривленной с отрицательным радиусом кривизны г (вогнутый мениск). В результате давление в жидкости под поверхностью мениска оказывается пониженным по сравнению с давлением под плоской поверхностью на lajr. Жидкость будет подниматься по капилляру до тех пор, пока капиллярное давление не уравновесится гидростатическим давлением столбвжа поднявшейся жидкости, т. е. [c.38]

Опытами было установлено, что 0нв возрастает с гидрофоби-зацией поверхности минералов. Краевой угол смачивания капли дистиллированной воды на кварце в зависимости от концентрации различных нефтей в толуоле при атмосферных условиях и при высоких давлениях (50 и 150 кгс/см2) имеет максимум. Чем выше давление, тем больше возрастает краевой угол смачивания. С повышением давления в атмосфере азота [c.120]

Были проведены наблюдения за временем установления равновесного краевого угла смачивания капли воды, наложенной на кальцит, в среде углекислого газа при различных давлениях [106]. Кальцит обрабатывали чистым толуолом и 25%-ным раствором ромашкинской нефти в толуоле. Давление во время наблюдения меняли от нуля до 50 кгс/см . В первом случае равновесный угол устанавливается настолько быстро, что заметить его изменения через 1 мин после того, как поместили каплю, не удалось. Во втором случае время установления равновесного краевого угла смачивания исчислялось от нескольких минут до нескольких десятков минут. Чем больше давление, тем больше начальный краевой угол смачивания и больше время, за которое достигалось равновесное его значение. [c.122]

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]

Средний краевой угол для системы ртуть — твердое тело составляет 140° (более точно для угля 142°, для силикагеля 145°). Если предварительно вакуумированный адсорбент поместить при атмосферном давлении в ртуть, то максимальный радиус пор, которые заполнятся ртутью, составит 7-10 см. Постепенно повышая давление, заполняют всо бопее и более мелкие поры. При давлении =<7.10 Па (700 кгс/см ) заполняются поры радиусом 100 А, при = 3,5-10 Па (3500 кгс/см ) —20 А, при = 5-10 Па (5000 кгс/см ) — 15 А- Таким образом, максимальное давление, создаваемое поромером, определяет нижнюю границу пор, которые могут быть изучены методом вдавливания ртути. [c.60]

При опускании тонкого стеклянного капилляра в воду (рис. 32, I) краевой угол смачивания близок к нулю, вследствие чего меииск становится вогнутым, давление Р по формуле (IV. 4) — более низким, чем под плоской поверхностью и, в резуль-тате, мениск поднимается на высоту к, при которой вес поднятого столба жидкости уравновешивает разность давлений между обеими поверхностями. При погружении капилляра в несмачивающую жидкость (рис. 32) происходит, напротив, опускание уровня жидкости в капилляре. Измерение высоты капиллярного поднятия также используется для измерения величины поверхностного натяжения жидкости. [c.80]

В работе Дерягина и Зорина [4] были обнаружены случаи, когда а-участок изотермы р (h) или П (h) пересекал при конечном значении толщины h = ho ординату pIps = i- или П (h) = 0. Цри переходе а-ветви изотермы П (h) в -ветвь за счет s-образной формы изотермы в некоторой области толщин условие (III.10) должно нарушаться. В результате должна существовать область толнщн, не могущих устойчиво существовать ни при каком давлении окружающих паров. Как следствие такого разрыва непрерывности толщины, капля объемной жидкости должна образовывать со смачивающей или адсорбционной пленкой того же состава конечный краевой угол. Его величина будет зависеть от толщины пленки, а следовательно, от давления окружающего пара или от кривизны поверхности капли, влияющей на расклинивающее давление смачивающей пленки в состоянии равновесия. Рассматривая пленку, смачивающую жидкую фазу, Фрумкин [5] выразил условие неполного смачивания через зависимость натяжения смачивающей пленки от толщины, что, однако, неприменимо для случая твердой подложки. [c.56]

Еще раз напомним, что ро — давление насыщеного пара, у — поверхностное натяжение, V — молярный объем жидкости, ф — краевой угол мениска жидкости со стенками капилляра. [c.158]

Но 2ух,г равно работе когезии жидкости, т. е. работе обратимого разрыва столбика жидкости, имеющего 1 см в поперечном сечении (рис. 87, б). В результате = и работа необходимая для отделения жидкости от твердого тела, покрытого адсорбционной пленкой, в точности равна работе необходимой для разделения двух порций жидкости. Адсорбционная пленка ведет себя точно так, как будто бы она жидкость, и насыщенный пар будет конденсироваться на ней так же, как на поверхности жидкости. Поверхность раздела 5У исчезает и заменяется поверхностью ЬУ. Если, однако, ф>0, жидкая линза может, как видно из рис. 86, находиться в равновесии на покрытом адсорбционной пленкой твердом теле, не расплываясь по нему. Поэтому, когда капля жидкости попадает на адсорбционную пленку или подходит к поверхности пленки в процессе расплывания по той части поверхности, для которой ф = 0, она не должна расплываться по пленке. Из этого следует, что на адсорбционной пленке насыщенный пар не полностью конденсируется в жидкость. Количество адсорбированного пара должно оставаться конечным [33] даже при р = ро. Ссылки на литературу указывают, что такое поведение довольно часто встречается на практике (ср. //( на рис. 88). Если изотерма пересекает ординату давления насыщения под конечным углом, то краевой угол должен быть больще нуля при высоких давлениях (1К) и будет оставаться таким, пока происходит десорбция вдоль ветви НЬР. В таких случаях значение радиуса Кельвина, рассчитанное по изотерме в предположении, что ф = 0, будет завышено в 1/созф раз. Однако, пока ф не приближается к 90°, ошибка мала. Например, значения 1/соз ф при ф, равном 10, 20 и 30°, составляют соответственно 1,015 1,05 и 1,13. Для угла 84° 15 значение 1/соз ф равно 10,0, так что ошибка достигает порядка самой величины. А для 89°22 это значение равно 100, что дает ошибку в два порядка. Однако столь большие значения ф кажутся маловероятными для большинства систем твердое тело — жидкость. [c.177]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология