Явление смачивания и капиллярные явления

 

Смачивание – это явление, наблюдаемое на границе раздела трех соприкасающихся фаз и характеризующееся краевым углом смачивания. Линия, все точки которой принадлежат одновременно всем трем фазам, называется периметром смачивания. Краевой угол смачивания Q -равновесный угол, образованный поверхностью твердой фазы и касательной к поверхности двух других соприкасающихся фаз в точке, принадлежащей периметру смачивания.

Явление смачивания может протекать:

· на границе твердое - жидкость - газ; в этом случае краевой угол смачивания измеряется через жидкую фазу и определяется по уравнению Юнга

; (1.6)

· на границе твердое - жидкость 1 - жидкость 2; в этом случае краевой угол измеряется через более полярную жидкость (обычно это вода) и при условии, что жидкость 1 более полярна, чем жидкость 2:

. (1.7)

Наибольшее практическое значение явление смачивания имеет на границе твердое - жидкость - газ (флотация, капиллярные явления и др.). Для этого случая уравнение Юнга (1.6) может быть преобразовано в уравнение Дюпре - Юнга

, (1.8)

где W_a – работа адгезии на границе твердое - жидкость, которая определяется по уравнению (1.2).

В зависимости от соотношения между величинами s_гт, s_жт и s_гж, которые определяют значение краевого угла смачивания, все твердые тела классифицируют по их смачиваемости жидкостью (табл.1.1).

Явление смачивания приводит к искривлению поверхности раздела на границах газ - жидкость или жидкость 1 - жидкость 2, что является причиной капиллярных явлений. Суть капиллярных явлений заключается в том, что давление в двух объемных фазах, разделенных искривленной поверхностью, в состоянии равновесия различно, причем, независимо от агрегатного состояния фаз, давление с вогнутой стороны поверхности раздела всегда больше, чем с выпуклой.

Таблица 1.1