Составители:
Рубрика:
21
B=
−
=
10
1220
cos
σ
σσ
θ
.
(3.3б)
Последнее уравнение называют уравнением Юнга. Величина В = cos
θ
определяется соотношением величины поверхностной энергии Гельмголь-
ца твердого тела на границе с жидкостью (
σ
12
) и газовой фазой (
σ
20
) и яв-
ляется критерием способности жидкости смачивать твердое тело.
σ
σ
σ
1
2
0
1 2
2 0
1 0
Рис. 3.3. Трехфазная система, состоящая из капли жидкости 1,
нанесенной на поверхность твердого тела 2 в среде
газа 0 (жидкость не смачивает твердое тело)
Значения В = cos
θ
лежат в пределах − 1 < cos
θ
< 1. Если
угол
θ
острый (рис. 3.2) и cos
θ
> 0, то есть
σ
20
>
σ
12
, жидкость смачи-
вает твердое тело. Если угол
θ
тупой (рис. 3.3) и cos
θ
< 0, то жид-
кость не смачивает твердое тело. В этом случае
σ
12
>
σ
20
.
Удобнее условия смачивания представлять себе с точки зрения рабо-
ты адгезии W
a
и когезии W
к
. Из уравнений (3.1) и (3.3а) следует, что
W
a
=
σ
10
( 1 + cos
θ
) .
(3.4)
Отсюда, с учетом (3.2) получается ( 2 W
a
/ W
к
) − 1 = cos
θ
. Следовательно,
при W
к
< 2 W
a
(адгезия жидкости более чем вдвое превышает ее когезию к
твердому телу), то есть при 2W
a
/ W
к
> 1, cos
θ
> 0 ,
θ
< 90° (рис.3.2) и
cмачивание наблюдается. При W
к
> 2 W
a
, (когезия жидкости более чем
вдвое превышает ее адгезию к твердому телу), то есть при 2W
a
/ W
к
< 1,
cos
θ
< 0,
θ
> 90° и тогда жидкость не смачивает твердое тело. Если же
W
a
= W
к
(тем более, если W
a
> W
к
), то cos
θ
= 1, краевой угол равен нулю и
жидкость растекается по поверхности твердого тела или другой жидкости
с образованием в пределе мономолекулярного слоя.
Таким образом, условием хорошего смачивания жидкостью твердого
тела является слабое взаимодействие между ее молекулами (слабая коге-
зия). Жидкости с малым поверхностным натяжением обычно хорошо сма-
чивают поверхности. Например, углеводороды, имеющие малые значения
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 19
- 20
- 21
- 22
- 23
- …
- следующая ›
- последняя »
