Краевой гистерезис

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]

Поверхности обычно хорошо адсорбируют воздух. Естественно, что адсорбированный воздух замедляет процесс растекания жидкости по твердому телу, так как для вытеснения воздуха с поверхности и установления равновесного краевого угла требуется определенное время. Подобное замедление установления равновесного краевого угла называется гистерезисом смачивания. Во многих случаях равновесное значение краевого угла из-за гистерезиса может и не достигаться вовсе. [c.159]

Явление гистерезиса наглядно проявляется в том, что краевой угол очень часто зависит от условия его образования. А именно, если каплю жидкости прижать к поверхности твердого тела, то краевой угол будет меньше, чем в том случае, если каплю осторожно нанести на поверхность. В капиллярах с неполностью смачиваемыми стенками вследствие гистерезиса жидкость поднимается на различную высоту в зависимости от того, поднимается ли жидкость свободно по капилляру, или же сначала заполняют капилляр и затем дают стечь жидкости до достижения равновесного положения. [c.159]

Гистерезис является также причиной того, что краевой угол, образуемый при натекании жидкости, обычно гораздо больше, чем при оттекании. Последнее явление можно наблюдать, когда капли дождя стекают не по слишком чистому оконному стеклу, при этом капли как бы задерживаются и снизу образуют гораздо больший краевой угол, чем сверху. [c.159]

С целью устранения гистерезиса, происходящего в результате адсорбции воздуха, методику определения краевого угла можно видоизменить следующим образом. Пластинку твердого вещества вводят в стеклянную кювету с жидкостью и после полного смачивания ее поверхности устанавливают в горизонтальном положении. Затем под пластинку, не вынимая ее из л<идкости, с помощью пипетки с загнутым концом вводят пузырек воздуха. Далее определение краевого угла, который и в этом случае измеряют со стороны жидкости, проводят так же, как было описано выше . [c.159]

Для измерения краевых углов было предложено довольно много методов, так как точное измерение встречает ряд трудностей. Эти трудности связаны, главным образом, с явлением статического и динамического гистерезиса смачивания. Гистерезисом смачивания называется отклонение величины краевого угла от значения его, соответствующего состоянию равновесия капли. [c.138]

Статический гистерезис вызывается статическим трением по периметру капли, препятствующим ее растеканию. При натекании капли жидкости на смачиваемую поверхность краевой угол значительно больше, чем при оттекании. Разность краевых углов, лежащих в пределах между минимальным углом оттекания и максимальным углом натекания и будет статическим гистерезисом. [c.138]

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]

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]

Водорастворимые ПАВ, когда они уменьшают краевой угол смачивания, способствуют быстрому разрыву пленки нефти ня твердой поверхности и интенсивному растеканию капли воды по ней. Время гистерезиса смачивания в этом случае резко убывает. При прилипании капли нефти к твердой поверхности водорастворимые ПАВ препятствуют ее растеканию по ней, так как увеличивают время гистерезиса. Все это увеличивает скорость вытеснения нефти водой и уменьшает скорость проскальзывания воды относительно нефти. [c.123]

Замерить краевой угол 0 в пористой среде в динамике прямыми методами не представляется возможным, так как 0 меняется от точки к точке норового канала и, кроме того, в динамике существенное влияние оказывает гистерезис смачивания. Поэтому нами была сделана попытка, используя данные по противоточной капиллярной пропитке, оценить среднее значение смачиваемости пористых сред при различной водонасыщенности [31]. [c.25]

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]

Явлением гистерезиса смачивания объясняется также зависимость величины краевого угла смачивания от скорости движения границы раздела жидкость — газ или жидкость — жидкость по твердой поверхности. [c.190]

Большие ганглии неправильной формы являются конгломератами нескольких более мелких ганглий более правильной формы, а значения относительных фазовых проницаемостей и гистерезиса краевых углов смачивания увеличиваются при увеличении скорости вытеснения [30]. Именно поэтому в многочисленных лабораторных исследованиях разница в значениях нефтеотдачи в процессе вытеснения одной и той же нефти водами различного состава с большим диапазоном скоростей закачки может достичь 10—15%, а иногда и более. [c.19]

Краевой угол зависит также от того, натекает ли жидкость на поверхность или оттекает с нее ( гистерезис смачивания). [c.86]

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]

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]

В свете этого гипотеза Зигмонди, который постулировал, что наличие сконденсированной в капиллярах жидкости отвечает обеим ветвям петли гистерезиса, снова привлекает внимание. Не следует упускать из виду, что петля гистерезиса может быть, по крайней мере частично, приписана различию краевых углов при адсорбции и десорбции. [c.180]

Капли раствора эмульгатора постепенно растекаются, принимая все более плоскую форму (динамический гистерезис) . Время, требующееся для достижения равновесного значения краевого угла, возрастает с увеличением концен- [c.164]

Существенно отметить, что вследствие замедленной кинетики формирования адсорбционных слоев октадецил-амина на поверхности стекла часто обнаруживается гистерезис смачивания. Это приводит к тому, что в процессе эмульгирования равновесная величина краевого угла не достигается, в связи с чем на конечные результаты процесса эмульгирования начинает влиять его продолжительность. Поэтому в ряде случаев, изменяя длительность п иптенсивность перемешивания эмульсии, можно в одной и той же системе получать эмульсии, отличающиеся не только по устойчивости, но даже по типу [17]. [c.258]

Г. Гистерезис при измерениях краевых углов [c.279]

Экспериментальная проверка уравнения (1.22) проведена для смачивающих а-пленок воды на поверхности кварцевых капилляров на участке между менисками, находящимися при различной температуре [62]. По известным для воды значениям (да/дТ) = —1,6-10 Н СМ -град и известным из опытов г и grad Т можно было определить отношение h /ц. Принимая для тонких пленок ti=1,5tio, где т1о — вязкость объемной воды, для серии из 16 опытов в капиллярах радиусом от I до 10 мкм были получены значения h в интервале от 5 до 10 нм, что близко к эллипсометрическим оценкам толщины а-пленок [45]. Разброс значений толщины (от 5 до 10 нм) связан в данном случае с влиянием гистерезиса краевого угла — неполным смачиванием объемной водой а-пленок. Для объяснения наблюдавшегося разброса достаточно допустить, что наступающий угол 0л составляет 8—10°, а отступающий угол 0 близок к 0°, что согласуется с известными экспериментальными данными. [c.30]

Для всех случаев, когда ПАВ вводится непосредственно в жидкую фазу, контактирующую с твердой поверхностью, характерен резко выраженный гистерезис смачивания уменьшение (или увеличение при хемосорбции) краевого угла происходит постепенно, по мере того как на новых поверхностях, покрываемых жидкой фазой, успевает происходить адсорбция ПАВ. Особенно существенна роль кинетики адсорбции и диффузии ПАВ при управлении с помощью ПАВ капиллярной пропиткой в этом случае, по данным Чураева, впитывающийся в капилляры раствор быстро обедняется ПАВ из-за адсорбции на стенках капилляров, так что скорость процесса пропитки может лимитироваться диффузионным подводом ПАВ из объема раствора к менискам в порах. [c.107]

В процессе вытеснения из пористой среды одной жидкости другой, а также при совместном их движении в трубах, каналах и т. д. происходят прилипание и отрыв дисперсной фазы от твердой поверхности. Эти явления сопровождаются гистерезисом смачивания. Процесс прилипания частиц дисперсной фазы (капля жидкости или пузырек газа) в дисперсионной среде к твердой поверхностн происходит следующим образом [56]. Вначале образуется небольшая посадочная площадка, после чего начинается расширение трехфазного периметра смачивания до некоторой" постоянной величины. Краевой угол смачивания, соответствующий конечному состоянию периметра смачивания, называется равновесным. Сам процесс постепенного перехода от текущего угла смачивания к равновесному называется гистерезисом смачивания. Явления эти подробно описаны в работах П. А. Ребиндера [82, 81]. [c.121]

После выдержки образца при температуре 1250°С в течение Ъмин краевой угол смачивания составляет 5—10° за счет собирания расплава. Таким образом, вязкостный гистерезис смачивания для исследованных систем невелик. [c.126]

Рис. 25. Гистерезис краевого угла смачивания. Добав- ление жидкости к капле (а)

Структурные изменения граничных слоев подтверждаются и исследованиями течения воды в тонких кварцевых капиллярах различного радиуса [15, 16]. Капилляры, изготовленные из плавленого кварца высокой чистоты (более 99,99% SiOa), имеют молекулярногладкую поверхность и строго цилиндрическую форму благодаря большой скорости растягивания разогретых трубок. Это позволяет получать тонкие капилляры с радиусами г от десятков микрометров до сотых долей микрометра и длиной в несколько метров. Для измерения вязкости используются участки капилляра длиной 5—7 см. Один конец капилляра 1 погружается в ампулу 2 с исследуемой жидкостью, а другой находится в камере 3, где создается давление газа (азота) Р, превышающее атмосферное (рис. VII.2). При Р > Р , где Рс—капиллярное давление мениска, мениск отступает при Р <. Рс — наступает. Скорости смещения мениска v измеряются с помощью микроскопа 4. При отступании мениска (у < 0) и при его движении вперед (у> 0) по предварительно смоченной поверхности гистерезис краевого угла отсутствует графики v Р) следуют единой для наступания и отступания линейной зависимости (рис. VII.3). Измерения v ведутся на небольшом участке капилляра протяжен- [c.196]

При этам получаются результаты, близкие к известным экспериментальным данным [39—43]. Теория переходной зоны была ус-пепшо применена для объяснения явления гистерезиса краевого угла на гладких однородных твердых поверхностях при их неполном смачивании [44]. На ее основе были уточнены также расчеты нормального давления на твердую подложку в области линии смачивания [45]. [c.371]

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]

Изотермы адсорбции, снятые при повышении и понижении давления, обычно не совпадают друг с другом. Известны многочисленные попытки объяснить этот гистерезис исходя из деталей пористой структуры или связать его с эффектами перенасыщения, влиянием краевых углов и т. п. Явление гистере-яиса, однако, — это второстепенное обстоятельство, не препятствующее использованию данных о распределении пор по радиусам для наших целей. Предпочтительно пользоваться кривыми десорбции, так как при этом, как правило (хотя и не всегда), снятое на азоте распределение пор по радиусам совпадает с результатами определения методом вдавливания ртути, описанным ниже. [c.38]

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]

Деттр и Джонсон [47] (см. также работу Гуда [44]) рассмотрели модель поверхности, покрытой синусоидальными бороздками (см. рис. УИ-8), концентрическими с каплей сферической формы (т. е. влияние силы тяжести в данном случае не учитывается). Минимизация свободной поверхностной энергии (которая, согласно уравнению Юнга, определяет локальный краевой угол) приводит к конфигурации капли с кажущимся краевым углом вг, соответствующим уравнению (УП-31). При последовательном изменении формы капли постоянного объема вследствие движения ее фронта через выступы поверхности свободная энергия системы проходит через максимум. Фактическая высота энергетических барьеров при этом довольно мала, но все же наличие этих барьеров позволяет предполагать, что причиной гистерезиса в данной системе является недостаточность макроскопической колебательной энергии капли для их преодоления. Более количественные, но в общем такие же по смыслу аргументы в пользу рассматриваемой модели приводят Бикермзн [39], Шаттлуорс и Бэйли [43] и Шварц и Минор [48]. [c.280]

Джонсон и Деттр 49], рассмотрев модель гетерогенной составной поверхности, прищли примерно к таким же выводам, что и авторы работы [44]. Ранее аналогичный анализ, правда только качественный, провел Пиз [50]. На рис. УИ-10 приведены полученные Деттром и Джонсоном [51] данные по гистерезису краевого угла воды на пластинках, частично покрытых ТЮ2 и хлоридом триметилоктадециламмония. Как видно из рисунка, в этой системе гистерезис является значительным и в общем оказывается почти таким, каким он должен быть на составной поверхности. Гистерезис в отсутствие ТЮа приписывается неполной адсорбции гидрофобизующего агента и его присутствию на поверхности в виде пятен (см. рис. П1-16 ). [c.280]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология