Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Связь работы адгезии с краевым углом





 

Уравнение Дюпре (XI.1) самостоятельно почти не используется для расчета работы адгезии из-за трудности определения поверхностного натяжения твёрдых тел на границе с газом (воздухом) и жидкостью. Удобную для расчета этой величины форму имеет соотношение, получаемое в результате сочетания уравнения Дюпре с законом Юнга (XI.2 – XI.3). Если разность s3,1 - s2,3 в уравнении Дюпре заменить ее выражением из закона Юнга

получим

(XI.4)

Уравнение (XI.4) называют уравнением Дюпре – Юнга; оно связывает работу адгезии с краевым углом и позволяет рассчитать работу адгезии, если известны поверхностное натяжение жидкости и краевой угол. Обе эти величины можно сравнительно легко определить экспериментально.

Разделив обе части уравнения на и принимая во внимание, что , получим:

(XI.5)

Так как смачивание количественно характеризуется косинусом краевого угла, то в соответствии с уравнением (XI.5) оно определяется отношением работы адгезии к работе когезии для смачивающей жидкости.

Принципиальное различие между поверхностными явлениями адгезии и смачивания состоит в том, что смачивание имеет место при наличии трех сопряженных фаз.

Из уравнения (ХI.5) можно сделать следующие выводы:

1) при q =0º cosq =1, Waд = Wк, т. е. работа адгезии равна работе когезии смачивающей жидкости. Этот случай соответствует полному смачиванию или растеканию, следовательно, растекание будет наблюдаться, когда

2) при q = 90° cosq =0, Waд = l/2 Wк, т. е. работа адгезии в два раза меньше работы когезии смачивающей жидкости, следовательно, смачиванию будет соответствовать выполнение неравенства

3) при q =180° cosq = -1, Wад = 0, такое состояние на практике не реализуется, т. к. некоторая адгезия всегда существует. Тем не менее, условие несмачивания соответствует выполнению неравенства .

Одно из самых больших значений краевого угла при смачивании водой наблюдается на поверхности фторопласта, соответственно для этой системы характерна и наименьшая адгезия. Учитывая, что краевой угол θ = 108°, = 72,0 мДж/м2 (при 25°С), из уравнения (ХI.4) получим работу адгезии, равную 50,3 мДж/м2 (cos108° = ‑0,31).

Большое практическое значение имеет информация, которую дают уравнения (ХI.4) и (ХI.5). Из них следует, что для увеличения смачивания надо увеличить работу адгезии или уменьшить работу когезии (поверхностное натяжение) жидкости, например, введением ПАВ, изменением температуры. Лучше смачивает та жидкость, которая имеет меньшее поверхностное натяжение или работу когезии. Органические жидкости характеризуются низкими поверхностными натяжениями и поэтому смачивают большинство поверхностей разной природы. Так, углеводороды, для которых s = 17‑28 мДж/м2, смачивают почти все известные твёрдые тела. Вода смачивает только полярные вещества, а ртуть плохо смачивает или не смачивает большинство (особенно неметаллических) тел.

Рассмотренные закономерности смачивания выполняются на всех поверхностях жидкостей и только на идеально гладких и однородных поверхностях твёрдых тел.

На поверхности реальных твёрдых тел обязательно имеются шероховатости, неоднородности, поры, трещины и т. д., которые влияют на краевой угол и затрудняют определение равновесных краевых углов. Отклонения статических краевых углов от равновесных значений могут быть вызваны различными причинами: загрязнением поверхности твёрдых тел, протекающими процессами испарения, растворения, адсорбции и т. д.

При смачивании (cosq > 0) шероховатость уменьшает угол смачивания, т. е. смачивание улучшается. Если cosq < 0 (лиофобная поверхность), то шероховатость способствует росту угла смачивания, т. е. смачивание ухудшается.

С повышением температуры обычно увеличивается работа адгезии и уменьшается работа когезии смачивающей жидкости. В результате нерастекающаяся жидкость при повышении температуры станет растекаться, или процесс несмачивания перейдёт в смачивание. Растекание или смачивание жидкости можно обеспечить, добавляя в неё вещества, уменьшающие её поверхностное натяжение и увеличивающие работу адгезии со смачиваемой поверхностью.

 







Дата добавления: 2015-12-04; просмотров: 297. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!




Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...


Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар...


Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...


Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности...

Этические проблемы проведения экспериментов на человеке и животных В настоящее время четко определены новые подходы и требования к биомедицинским исследованиям...

Классификация потерь населения в очагах поражения в военное время Ядерное, химическое и бактериологическое (биологическое) оружие является оружием массового поражения...

Факторы, влияющие на степень электролитической диссоциации Степень диссоциации зависит от природы электролита и растворителя, концентрации раствора, температуры, присутствия одноименного иона и других факторов...

Этапы творческого процесса в изобразительной деятельности По мнению многих авторов, возникновение творческого начала в детской художественной практике носит такой же поэтапный характер, как и процесс творчества у мастеров искусства...

Тема 5. Анализ количественного и качественного состава персонала Персонал является одним из важнейших факторов в организации. Его состояние и эффективное использование прямо влияет на конечные результаты хозяйственной деятельности организации.

Билет №7 (1 вопрос) Язык как средство общения и форма существования национальной культуры. Русский литературный язык как нормированная и обработанная форма общенародного языка Важнейшая функция языка - коммуникативная функция, т.е. функция общения Язык представлен в двух своих разновидностях...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2025 год . (0.009 сек.) русская версия | украинская версия