Поверхностное натяжение шероховатой поверхности

Венцель первый указал путь, позволяющий учитывать влияние шероховатости поверхности на ее смачивание жидкостью. Для этого входящие в расчетное уравнение (уравнение Юнга) поверхностные натяжения аг, а и Ст1, з следует умножить на так называемый фактор шероховатости, т. е. на отношение фактической поверхности раздела к поверхности твердого тела, если бы она была гладкой . В результате вместо уравнения Юнга надо написать [c.160]

Основным условием сцепления при горячем лужении и пайке является физико-химическое взаимодействие жидкого припоя с чистой поверхностью металла. В расплавленном состоянии припои должны быть хорошо смачивающими жидкостями. Степень смачивания и растекания не является физической константой, а зависит от вида контактирующих металлов, состояния поверхности (наличие окислов, шероховатость), а также условий лужения (температура, газовая среда, продолжительность). Флюсы, применяемые при лужении, не только растворяют окислы на поверхности твердого металла. Являясь поверхностно-активными веществами, они уменьшают поверхностное натяжение припоев, способствуют улучшению смачивания и растекания, передаче тепла на всю зону покрытия. [c.22]

Как уже отмечалось в гл. I (см. стр. 9), удельная свободная поверхностная энергия и поверхностное натяжение являются эквивалентными величинами. Таким образом, поверхностные натяжения шероховатой и гладкой твердой поверхностей связаны между собой следующими соотношениями [c.212]

Методы пассивной интенсификации используются и для процессов теплообмена с изменением агрегатного состояния веществ. Здесь, наряду с турбулизацией фаз двухфазных потоков, эффективно применяется целенаправленное воздействие сил поверхностного натяжения на пленку конденсата при конденсации пара и создание специальных видов шероховатости и пористых поверхностей при кипении жидкостей. [c.336]

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]

Получены следующие данные и сделаны следующие допущения 1) при 25 °С поверхностное натяжение к-гексадекана и н-декана составляет 28 и 24 эрг/см соответственно 2) поверхностное натяжение смеси этих углеводородов — линейная функция мольной доли компонентов, т. е, смесь ведет себя как некоторый жидкий углеводород со средней длиной цепи 3) величина критического поверхностного натяжения для тефлона и полиэтилена равна 20 и 30 эрг/см соответственно, а для сополимера является линейной функцией ее состава 4) краевой угол н-гексадекана на тефлоне равен 46° и независимо от состава сополимера все зиомановские соз 0 — укривые параллельны. Рассчитайте а) краевой угол 50%-ной смеои я-гексадекана и я-декана на сополимере тефлон — полиэтилен (50 50) б) длину цепи углеводорода, имеющего на 60%-ном полимере такой же угол, как в случае (а) в) предельное содержание тефлона в полимере, на котором н-декан еще способен растекаться ответьте на вопросы а) и в), учитывая на этот раз коэффициент шероховатости фактор шероховатости поверхности полимера равен 1,1. [c.293]

Чистый пар конденсируется на чистой шероховатой или гладкой поверхности всегда в форме пленки. Капельная конденсация происходит только в тех случаях, когда на поверхности конденсации имеется вещество, которое делает последнюю несмачиваемой и которое одновременно с тем прочно пристает к поверхности, или когда пар увлекает с собой такого рода вещество (часто в виде незначительной примеси). Отсюда явствует, что теоретические основы явления капельной конденсации очень сложны. Условиями, способствующими появлению капельной конденсации, являются незначительная скорость конденсации, небольшая вязкость конденсата, большое поверхностное натяжение, несмачиваемость поверхности и отсутствие шероховатостей на поверхности. Условиями, способствующими пленочной конденсации, являются смачиваемость конденсатом поверхности конденсации, небольшое поверхностное натяжение жидкости и большая тепловая нагрузка. Создается впечатление, что шероховатость поверхности имеет меньшее значение. [c.82]

К пассивным методам (не требующим дополнительных затрат эне )гии, кроме энергии самого потока) относят специальную физико-химическую обработку поверхностей теплообмена, использование устройств, обеспечивающих перемешивание и закручивание потока, применение шероховатых и развитых поверхностей, а также различных способов воздействия на поверхностное натяжение, в том числе добавление в теплоносители необходимых примесей. [c.335]

Имеющиеся в литературе данные по адсорбции поверхностно активных веществ на твердых электродах гораздо менее систематизированы. Хотя силы взаимодействия между частицами данного вещества в твердом и жидком состоянии не. имеют существенных различий, все же опыт показывает, что совершенно однородна только поверхность чистого металла в жидком состоянии. Кристаллическое твердое тело не однородно, так как даже в спектроскопически чистом металле различные грани, ребра и углы кристаллов обладают неодинаковым запасом энергии. Твердые тела, кроме того, обычно шероховаты. В общем случае на неполированной поверхности поверхностное натяжение в разных точках твердого тела имеет различную величину. [c.343]

Нефтяные углеводороды существенно изменяют все характеристики поверхностного микрослоя морской воды оптические, физико-химические и биологические (средообразующие). Прежде всего, происходит изменение потока света вглубь, поскольку даже тонкие пленки сырой нефти практически полностью поглощают УФ-радиацию Солнца в диапазоне 300-400 нм и на 30-40 % - свет с длинами волн от 400 до 500 нм происходит уменьшение (до 20 %) поверхностного натяжения и увеличение на 5-10 % динамической вязкости воды. Нефтяная пленка подавляет мелкие волны, в два-три раза уменьшая шероховатость водной поверхности, определяющей, в частности, скорость обме- [c.98]

Смачивание поверхности, связанное с минимальной плотностью орошения, в роторных аппаратах подробно не исследовано. На процесс смачивания влияют поверхностные натяжения на границах твердое тело — жидкость — пар оказывают влияние следы загрязнений поверхности, характер возмущений при начальном распределении жидкости, число оборотов ротора, плотность орошения. Лучшее смачивание наблюдается при меньших удельных тепловых потоках, при повышенных температурах входа жидкости. Добавка поверхностно-активных веществ улучшает смачивание. Аналогично влияет шероховатость поверхности. [c.172]

Для того чтобы обеспечить соответствующую механическую прочность насадки и достаточную шероховатость поверхности и придать отверстиям в сетке такой размер, который бы способствовал затягиванию их жидкой пленкой, благодаря поверхностному натяжению жидкости, требуется тщательный выбор сетки. Наиболее подходящими отверстиями обладали сетки, у которых было от 15 до 24 проволок на I см по основе и от 15 до 165 проволок на 1 см по утку при диаметре проволоки 0,25 см [65]. [c.181]

В действительности многие тела, обычно рассматриваемые как твердые, обладают заметной пластичностью и могут, хотя и очень медленно, течь. В таких случаях применимы те или иные разновидности капиллярных методов. Например, при температуре, близкой к точке плавления, тонкая медная проволока укорачивается (даже при небольшой нагрузке), и по усилию, при котором скорость деформации равна нулю, оказалось возможным рассчитать [1] поверхностное натяжение меди (1370 дн/см). Более того, процессы спекания только потому и возможны, что металлы и другие твердые тела характеризуются некоторой объемной и поверхностной подвижностью. Если, например, порошкообразный металл прогреть при температуре немного ниже точки плавления (обычно это делают под некоторым давлением), частицы металла сплавятся (рис. У-1). Хотя, по-видимому, основной движущей силой этого процесса является поверхностное натяжение (а не приложенное давление), сам механизм спекания довольно сложен. Во-первых, не все атомы на поверхности находятся в одинаковых условиях те из них, которые находятся на острых выступах и шероховатостях, богаче энергией, чем атомы с нормальным числом ближайших соседей, и, следовательно, обладают избыточной поверхностной энергией и относительно высокой подвижностью. Кроме того, поскольку при наличии выступов микроскопического и молекулярного масштаба реальная площадь первоначального контакта между зернами мала, весьма вероятно, что даже при слабом внешнем давлении развиваются локальные давления, превышающие предел текучести, в результате чего микровыступы подвергаются некоторой пластической деформации. [c.200]

Величины поверхностного натяжения и угла смачивания сильно зависят от адсорбции посторонних веществ на поверхности стекла и жидкости, непостоянства состава и шероховатости поверхности стекла. С увеличением диаметра трубки влияние изменения поверхностного натяжения и угла смачивания на погрешность измерения уменьшается. Роль изменения коэффициента преломления по длине трубки манометра на общую погрешность измерения значительно снижается с уменьшением толщины стенок трубок. Влияние изменения плотности жидкости по длине трубки на погрешность измерения манометров особенно заметно в случае масляных манометров. Коэффициенты линейного расширения масла и ртути равны соответственно 1-10" и 1,8-10 град , поэтому разность в температуре (на 1°) двух колен манометра длиной 200 мм дает в случае масляного наполнения ошибку измерения в 0,2 мм VI в случае ртутного наполнения 0,04 мм. [c.22]

При рассмотрений капли Жидкости на шероховато поверхности в состоянии равновесия вместо поверхностных натяжений Отг и утш, как это делали ранее по отношению к гладкой поверхности (см. стр. 10), необходимо брать их увеличенные значения в соответствии с (VII, 1) [c.213]

Гистерезис смачивания играет существенную роль во всех капиллярных процессах, а также в процессах капиллярной конденсации при адсорбции паров пористыми телами. Явление гистерезиса и скорость установления равновесного краевого угла определяются молекулярной природой смачиваемой поверхности, ее составом и строением, а также вязкостью и поверхностным натяжением смачивающей жидкости. Увеличение гладкости твердой поверхности приводит к уменьшению гистерезиса. Напротив, очень высокие значения гистерезиса наблюдаются на поверхностях шероховатых или пористых тел (так называемый капиллярный [14, 151 или дисперсионный [16, 17] гистерезис). [c.13]

Используя уравнение (VII, 6), можно найти зависимость между критическим поверхностным натяжением на гладкой и шероховатой поверхностях [c.214]

Из уравнения (VII, 7) следует, что критическое поверхностное натяжение на шероховатых поверхностях всегда больше критического поверхностного натяжения на гладких поверхностях. Увеличение критического поверхностного натяжения на шероховатых поверхностях означает, что полное смачивание шероховатых поверхностей достигается легче, чем гладких поверхностей. Жидкости, поверхностное натяжение которых находится в диапазоне < [c.214]

Влияние шероховатости на критическое поверхностное натяжение показано на рис. VII, 2. На гладкой поверхности = 1 [c.214]

Для нормальной работы абсорбера необходимо, чтобы поверхность насадки была вся покрыта равномерной пленкой жидкости. Тогда обеспечивается максимальная поверхность массообмена и наи-больщая при этом режиме интенсивность работы аппарата. Оказывается, что даже при вполне равномерном орошении не всегда достигается равномерное смачивание насадки жидкостью. При стекании по насадочным телам жидкость может сливаться в струйки и капли, в результате чего образуются несмоченные и, следовательно, неработающие зоны. Такие явления могут происходить из-за недостаточной плотности орошения они также зависят от скорости газа, поверхностного натяжения жидкости и характера поверхности насадки. Чем больше скорость газа, тем более тонкая пленка жидкости оказывается устойчивой. Насадка с шероховатой поверхностью работает лучше, чем насадка с гладкой поверхностью. [c.384]

Чем больше величина силы поверхностного натяжения жидкости, тем меньше условий для возникновения шероховатости ка поверхности частиц этой жидкости и тем меньше вязкость жидкости влияет на силы трения компонентов смеси. [c.67]

Основными факторами, определяющими гидродинамику пленки и теплообмен к ней от поверхности нагрева, являются давление насыщения жидкости и ее свойства (в первую очередь вязкость, поверхностное натяжение и теплопроводность), свойства поверхности (материал, смачиваемость, шероховатость), плотность орошения, плотность теплового потока (или температурный напор). [c.54]

Помимо величины угла смачивания в качестве количественных характеристик процесса смачивания применяют такие параметры, как коэффициент расплывания [28], критическое поверхностное натяжение [24] и работа адгезии [29]. Явление смачивания обусловлено действием дисперсионных сил между поверхностными атомами твердого тела и жидкости. Поверхностное натяжение на границе твердого тела с газом чаще всего больше, чем на границе его с жидкими органическими веществами, поэтому числитель в формуле (3-2) обычно является положительной величиной, так что на абсолютно чистой поверхности любая органическая жидкость проявляла бы стремление к растеканию. Это естественно, так как, за малыми исключениями, свободная энергия поверхности жиД кости меньше, чем у твердого тела, так что покрытие твердой поверхности жидкой пленкой влечет за собой снижение свободной энергии всей системы в целом. При наличии па поверхности микротрещин, небольших неровностей, складок, царапин и т. п. смачивание облегчается, поэтому на шероховатой поверхности тонкие пленки жидкости образуются легче и лучше удерживаются [30]. [c.72]

Пузырьки пара возникают только в отдельных точках обогреваемой поверхности, называемых центрами парообразования. Эти выступающие точки являются следствием шероховатостей, приставших частиц и др. Число действующих центров парообразования увеличивается вместе со степенью нагрева жидкости, когда процесс кипения становится более интенсивным. Эта за висимость в основном обусловливается явлением поверхностного натяжения. [c.196]

Виссер [222] рассмотрел роль поверхностного натяжения воды и шероховатости поверхности подложки ири адгезии коллоидных частиц на гладких поверхностях. [c.505]

После нанесения покрытие должно оставаться довольно длительное время жидким для того, чтобы успели исчезнугь все шероховатости на его поверхности. Скорость сдвига в процессе выравнивания мала, поскольку она обусловлена лишь поверхностным натяжением. Необходимо, чтобы сразу же после завершения выравнивания пленка затвердевала. Вследствие сушки и отверждения покрытие преобразуется из упруговязкой жидкости в вязкоупругое твердое тело. Феноменологическая модель отвержденной пленки состоит из параллельно соединенных пружины и демпфера (вязкого элемента) в нее не входит последовательно присоединенный демпфер, моделирующий необратп-мые деформации. В этом случае аддитивно складываются напряжения сдвига, а не деформации. Простейшей моделью вязкоупругого твердого тела является модель Фойхта [c.16]

Ламинарный режим течения пленки наблюдается при очень низких числах Рейнольдса (Re 2) [1]. Он может существовать при расходах, меньших, чем некоторое критическое значение, зависящее от свойств жидкости (поверхностного натяжения, вязкости), свойств твердой подложки (например, ее шероховатости), наличия поверхностно-активных веществ и т. п. Безволновое течение пленки маловязких жидкостей может быть реализовано только после гидрофилизации твердой поверхности (именно так обстоит дело для пленок воды). Если подстилающая твердая поверхность является стеклянной, гидрофилизацию, обеспечивающую смачиваемость, можно произвести обработкой [c.12]

Максимум твердости поверхности. Для определения бд твердых металлов можно также проводить измерения твердости поверхности в зависимости от потенциала по Ребиндеру и Венстрем При максимальной величине поверхностного натяжения на образование микротрещин и связанную с этим деформацию поверхности требуется наибольшая энергия, поэтому при потенциале 8д следует ожидать максимума твердости. Ребиндер и Венстрем применили маятник, качания которого затормаживались благодаря трению металла о шероховатую поверхность стеклянного шара. Несколько изменив эту методику, Бокрис и Парри-Джонс исследовали зависимость трения гладких шаров от потенциала. Боуден и Янг до этого нашли потенциал максимума трения на платине, который совпадал с бмако найденным Городецкой и Кабановым из измерений краевых углов смачивания. Согласно данным Пфютценройтера и Мазинга неэластичное растяжение проволок и фольги зависит от потенциала. Для золота найден отчетливый минимум (наибольшая прочность). В некоторых случаях можно констатировать совпадение результатов, полученных этими и другими методами (табл. 4), [c.112]

Особенности смачивания шероховатых поверхностей. Смачивание шероховатых поверхностей цо сравнению с гладкими имеет ряд особенностей 46i-465 особенности проявляются в изменении на шероховатых поверхностях основных показателей, характеризующих адгезию и смачивание, к числу которых относятся краевой угол, работа адгезии и критическое поверхностное натяжение. Причиной изменения указанных показателей является наличие выступов на шероховатой поверхности и отличие площади контакта жидкости на шероховатой поверхности по сравнению с гладкой [c.212]

Учитывая продолжительность процесса растекания жидкости в условиях ограниченного смачивания по шероховатой поверхности, следует с большой осторожностью относиться к экспериментально измеряемым значениям угла смачивания. Во многих случаях этот параметр является не равновесной термодинамической, а, скорее, реологической характеристикой. Справедливость этой позиции подтверждается симбатностью зависимостей вязкости и угла смачивания эпоксиднополиамидных композиций от концентрации наполнителя. Поэтому увеличение адгезионной прочности при уменьшении угла смачивания может быть объяснено не только изменением свободной поверхностной энергии, но и реологическими факторами [29]. Используя угол смачивания в качестве меры полноты межфазного контакта, можно оценить адгезионную прочность, что подтверждается корреляцией этой характеристики с параметром, учитывающим наряду с такими свойствами адгезива, как поверхностное натяжение и вязкость, и величину угла смачивания [29]. [c.77]

Ровная поверхность твердого тела изменяется под действием капель таким образом, что появляется выступ шероховатости (рис. VII, 5). Капля жидкости смачивает поверхность выступа, касаясь его в точках I и 2. Тогда условия равновесия капель жидкости на плоской поверхности (см. рир. I, 1) трансформируются, и появляется угол а (см. рис. VII, 5). В условиях равновесия, как и ранее (см. стр. 10), можно провести векторное сложение действующих на каплю поверхностных натяжений o r, сгтг и утш- Для этой цели значения векторов поверхностных натяжений перенесем в точку О и спроектируем их на горизонтальную и вертикальную оси. Равновесие капли на поверхности, подвергшейся деформации, в соответствии с рис. VII, 5 можно выразить при помощи следующих формул [c.220]

Проведем анализ уравнения (VII, 24). Если г = 0,1 см, а г = = г = 10 см, то In г/(г — г) = 61п 10. Если радиус капли увеличивается до 1 см, то In г/(г — г) = 7 In 10, т. е. 1пл/(/ — г) возрастает лишь на 17% при 10-кратном увеличении радиуса капли. Поэтому можно предположить, что вместо величины In г/ г — г) приращение высоты выступов шероховатой поверхности, т. е. dzjdr, будет зависеть от разности (г — г), поверхностного натяжения жидкости Стжг и модуля Юнга Е. Отсюда с некоторым приближением вместо уравнения (VII, 24) можно написать [c.220]

Влияние шероховатости на равновесный краевой угол легко учесть при ус, ювии. что размер кап.ш значительно больше среднего размера выступов и впадин на поверхности. Так как в уравнении Юнга (11.145) состав,чяюшие поверхностного натяжения на границе с твердым те, юм будут в К раз бо.тьше, то можно записать [c.89]

Это следует из значений предела текучести данных материалов, достигающих 0,05 модуля упругости из характера поверхности разрушения (поверхность — гладкая, она возникает в результате микропластической деформации, а при истинно хрупком разрушении поверхность разрыва — шероховатая) из того, что предел текучести при кручении оказывается приблизительно равным 0,75 предела текучести при растяжении (в условиях хрупкого разрушения эти величины должны быть равны). Наконец, пластичный характер разрушения следует из опытов с предварительно нанесепкыми трещинами . В этих опытах получилось, что при расчетах по формуле Гриффитса с использованием экспериментальных значений прочности и модуля Юнга значение поверхностного натяжения оказывается на 2—3 порядка больше значении поверхностного натяжения этих материалов. [c.152]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология