Материаловедение поверхности и тонких пленок. Пичугин В.Ф. - 86 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

86
Обозначим поверхностные натяжения между контактирующими
фазами:
12
− жидкая − твердая;
23
− твердая − газовая;
13
− жидкая
− газовая.
Равновесие всех сил, действующих вдоль линии пересечения
нормальной плоскости к поверхности твердого тела, описывается
следующим уравнением:
12
+
13
cos =
23
. (5.9)
Угол , под которым твердое тело касается обеих текучих фаз,
называют краевым углом.
Между соприкасающимися фазами действуют силы
межатомного взаимодействия. Поэтому для отделения одной фазы от
другой необходимо затратить работу на преодоление этих сил.
Найдем работу отделения жидкой фазы от твердой. Вначале, при
равновесии имеется поверхность соприкосновения S
12
и
поверхностное натяжение на ней
12
. После разделения фаз каждая из
них будет в равновесии с газовой фазой и будет иметь по отношению
к ней поверхностные натяжения
23
и
13
. Если величина каждой из
поверхностей раздела будет принята за единицу, то работа отделения
фаз 1 и 2
W =
23
+
13
-
12
. (5.10)
Исключая из уравнений (5.9) и (5.10) разность
23
-
12
получим
W =
13
(cos). (5.11)
При = 0 уравнение (5.11) принимает вид
W = 2
13
, (5.12)
т. е. вся работа, затрачиваемая на то, чтобы разорвать столб жидкости
с сечением, равным единице, равна удвоенному значению
поверхностного натяжения (при разрыве получается поверхность в
две единицы). Эту работу называют энергией сцепления или энергией
скалывания (в случае твердых тел). Если = 90°, то работа W равна
поверхностному натяжению на границе пар − твердое тело: W =
13
.
При = 0 происходит полное смачивание. При = /2 смачивание
отсутствует. Обычно 0 < < /2.
Границы раздела кристаллических фаз. Любая
монокристаллическая фаза ограничена внешней поверхностью,
которая находится в соприкосновении с внешней фазой: паровой,
жидкой или твердой. В объеме поликристаллического слитка

Страницы