Теоретические основы защиты окружающей среды. Ветошкин А.Г. - 20 стр.

жидкость - газ. Силы поверхностного натяжения действуют вдоль поверхно-
сти. Произвольная точка периметра смачивания станет точкой приложения
трех указанных сил (рис. 1.1). При этом сила поверхностного натяжения σтт,
действующая на границе раздела твердое тело -газ, может быть больше, рав-
на или меньше силы поверхностного натяжения (более строго - межфазного
натяжения) σтж на границе твердое - жидкое. В случае, когда σтж меньше, чем
σтт, система, продвигаясь к состоянию с минимумом свободной энергии, бу-
дет стремиться заменить поверхность с большим энергетическим потенциа-
лом σтт на поверхность раздела фаз с меньшим энергетическим потенциалом
σтж, т.е. капля начнет растекаться по твердой .поверхности, смачивать ее
(рис.1.1,а). Противоположная картина сложится, если σтг меньше σтж(рис.
1.1,б).




        Рис. 1.1. Краевые углы для смачивающей (а) и несмачивающей (б)
                                   жидкостей

     При достижении равновесия получим соотношение, называемое уравне-
нием Юнга:
                σтг = σтж + σжг.cosθ,                   (1.11)
где θ - угол смачивания, образуемый каплей на поверхности твердого тела
(измеряется со стороны жидкости).
     Из рис. 1.1 следует, что при θ < 90° жидкость смачивает, а при θ > 90° не
смачивает поверхность твердого тела (подложку). При полном смачивании
cos θ = 1, и жидкость растекается по поверхности твердого тела. Получить на
поверхности тела каплю при полном смачивании нельзя. Полное несмачива-
ние, т.е. краевой угол равный 180°, практически не встречается, так как меж-
ду жидкостью и твердым телом всегда действуют силы притяжения. Однако
теоретически капля жидкости на горизонтальной поверхности твердого тела
в этом случае должна иметь форму шара.
     Значения краевого угла, образуемого водой на поверхности различных
твердых тел, в воздушной атмосфере равны: кварц и кальцит – 0о, малахит –
17о, пирит – (26…33)о, графит – (55…60)о, тальк – 69о, сера – 78о, парафин -
106°.
     При вертикальном расположении твердой поверхности краевой угол θ
также сохраняется (рис. 1.2). В варианте смачивания жидкость у краев сосу-
да, в который она налита, приподнимется, а при несмачивании - опустится. В
узких трубках искривится вся свободная поверхность жидкости. При круглом
сечении трубки эта поверхность представляет собой часть поверхности сфе-

                                      20