Количественные характеристики процесса смачивания поверхности.
Лекции.ИНФО


Количественные характеристики процесса смачивания поверхности.



 

Среди этих характеристик можно назвать те, о которых мы уже говорили:

а) угол смачивания θ и cosθ

 

Различают равновесные и неравновесные краевые углы. Равновесные Qp определяются только значениями поверхностного натяжения (поверхностной энергии Гиббса) на границах раздела всех трех фаз. Равновесию отвечает минимум поверхностной энергии Гиббса, поэтому для каждой системы при данных внешних условиях Qp имеет только одно значение, определяемое по уравнению Юнга:

(2.123)

Неравновесных же краевых углов может быть множество. Далее в тексте индекс p будем опускать, подразумевая под Q равновесное его значение. Следует однако отметить, что в зависимости от условий проведения экспериментов (шероховатость поверхности, наличие неорганических ионов или ПАВ в смачивающей жидкости) измеренный краевой угол может существенно отличаться от QР.

Формирование капли жидкости на твёрдой поверхности в среде газа сопровождается наложением множества факторов: веса капли, шероховатости поверхности и т.п., учесть которые не представляется возможным. Поэтому истинные свойства поверхности можно установить лишь в условиях избирательного смачивания, когда капля исследуемой жидкости (1) помещена в фазу другой жидкости (2), несмешивающейся с первой. Уравнение Юнга в этом случае имеет вид:

(2.124)

Проанализируем это уравнение:

1. Если , то cosQ > 0 и Q < 900. Здесь условию самопроизвольности DG < 0 отвечает процесс формирования такой капли, что 0 < Q < 900. Т.е. в данном случае в «конкурентной борьбе» за поверхность побеждает жидкость 1. Если это – вода, то твёрдая поверхность является гидрофильной, если это масло, то поверхность - олеофильная. При cosQ = 1 и Q = 00 происходит полное смачивание поверхности - растекание жидкости 1 по поверхности в виде тонкой пленки.

2. Если , то cosQ < 0 и Q > 900. В этом случае условию самопроизвольности DG < 0 отвечает процесс формирования такой капли, что 900 < Q < 1800. Т.е. жидкость 2 вытесняет с поверхности жидкость 1. Если при этом жидкость 1 – вода, то поверхность олеофильная (гидрофобная), а если масло, то – гидрофильная (олеофобная).

 

 

б) работа адгезии Wa.;

в) теплота смачивания.

 

Количественно теплоту смачивания используют для оценки смачивания поверхности порошков. Количественно оценивают эту величину калориметрическим методом по теплоте смачивания, которая выделяется при погружении порошка в жидкость.

 

Смачивание приводит к образованию новой границы фаз: тв.т./ж вместо тв.т./г и сопровождается уменьшением поверхностной энергии. ∆Нсм = изменению полной поверхностной энергии 1 кг твердого вещества при перенесении его из воздуха в жидкость и связана с изменением Us уравнения Гиббса — Гельмгольца.

Для гидрофильных поверхностей qсм водой больше qсм маслом (орг.ж.).

Характеристикой смачиваемости в этом случае является коэффициент гидрофильности b: (2.125)

Для гидрофильных поверхностей b>1. Рассмотрим данные по смачиваемости некоторых порошков (табл. 2.4):

 

Таблица 2.4

qсм и b порошкообразных веществ

Вещество (порошок) qсм 10-3, Дж/кг b
Вода Углеводород
SiO2 88,1 18,4 (в гексане) 2,1
активир. уголь 31,8   93,3 (то же) 0,31
крахмал 96,2   5,4 (бензол) 17,8

 

 

Измерение краевого угла смачивания

1. Непосредственное проецирование капли на экран, построение касательной к полученной капле из и точки контакта трех фаз и определение краевого угла смачивания геометрически с помощью транспортира либо расчет cosθ по диаметру и высоте капли по формуле:

(2.126)

 

2. Для измерения краевого угла смачивания θ между двумя несмешивающимися жидкостями пластинку из исследуемого вещества погружают в стеклянную кювету с более легкой жидкостью и на поверхность наносят помощью пипетки более тяжелую.

Для более точного определения исключают загрязнения, окислы на поверхности, адсорбции воздуха.

 

Пластинку помещают в стеклянную кювету и после смачивания устанавливают в горизонтальное положение. Далее на пластинку вводят пузырек воздуха и далее определяют краевой угол смачивания θ.









Читайте также:

  1. Административные процедуры как правовой институт в структуре административного процесса
  2. Анализ заводского технологического процесса
  3. Анализ производственного процесса корпорации.
  4. Баня - апофеоз очистительного процесса.
  5. Бизнес-процесс «построение учебного процесса»
  6. Будущее демократического процесса: от экспансии к консолидации
  7. Бюджетный процесс и полномочия его основных участников, направления реформирования бюджетного процесса.
  8. во время всего процесса выполнения деятельности и по ее окончании важно создавать положительный эмоциональный настрой у ребенка.
  9. Вопрос№10. Монополия как рыночная структура: качественные и количественные характеристики.
  10. Временные ряды с использованием процесса скользящего среднего могут иметь место, когда уровни динамического ряда характеризуются случайной колеблемостью.
  11. Время как параметр консультативного процесса
  12. Выполнение Выполнение Выполнение процесса С процесса С процесса А


Последнее изменение этой страницы: 2016-03-26; Просмотров: 226;


lektsia.info 2017 год. Все права принадлежат их авторам! Главная