Смачивание

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Капля воды на жирной поверхности
Угол смачивания

Сма́чивание — физическое взаимодействие жидкости с поверхностью твёрдого тела или другой жидкости. Смачивание бывает двух видов:

  • Иммерсионное (вся поверхность твёрдого тела контактирует с жидкостью)
  • Контактное (состоит из трёх фаз — твердая, жидкая, газообразная)

Описание[править | править вики-текст]

Смачивание зависит от соотношения между силами сцепления молекул жидкости с молекулами (или атомами) смачиваемого тела (адгезия) и силами взаимного сцепления молекул жидкости (когезия).

Если жидкость контактирует с твёрдым телом, то существуют две возможности:

  1. молекулы жидкости притягиваются друг к другу сильнее, чем к молекулам твёрдого тела. В результате силы притяжения между молекулами жидкости собирают её в капельку. Так ведёт себя ртуть на стекле, вода на парафине или «жирной» поверхности. В этом случае говорят, что жидкость не смачивает поверхность;
  2. молекулы жидкости притягиваются друг к другу слабее, чем к молекулам твёрдого тела. В результате жидкость стремится прижаться к поверхности, расплывается по ней. Так ведёт себя ртуть на цинковой пластине, вода на чистом стекле или дереве. В этом случае говорят, что жидкость смачивает поверхность.

Степень смачивания характеризуется углом смачивания. Угол смачивания (или краевой угол смачивания) — это угол, образованный касательными плоскостями к межфазным поверхностям, ограничивающим смачивающую жидкость, а вершина угла лежит на линии раздела трёх фаз. Измеряется методом лежащей капли[1]. В случае порошков надёжных методов, дающих высокую степень воспроизводимости, пока (по состоянию на 2008 год) не разработано. Предложен весовой метод определения степени смачивания, но он пока не стандартизован.

На рисунке показано смачивание твёрдой поверхности жидкостью. A — очень слабое смачивание, капля практически шарообразная. В и С — смачивание с большей площадью контакта капли жидкости с твёрдой поверхностью, S — полное смачивание, жидкость растекается по поверхности.

Согласно второму началу термодинамики, смачивание как самопроизвольный процесс сопровождается с уменьшением энергии системы, в частности свободной поверхностной энергии Gs.

Методы измерения[править | править вики-текст]

Измерение степени смачивания весьма важно во многих отраслях промышленности (лакокрасочная, фармацевтическая, косметическая и т. д.). К примеру, на лобовые стёкла автомобилей наносят особые покрытия, которые должны быть устойчивы против разных видов загрязнений. Состав и физические свойства покрытия стёкол и контактных линз можно сделать оптимальным по результатам измерения контактного угла[2].

К примеру, популярный метод увеличения добычи нефти при помощи закачки воды в пласт исходит из того, что вода заполняет поры и выдавливает нефть. В случае мелких пор и чистой воды это далеко не так, поэтому приходится добавлять специальные ПАВ. Оценку смачиваемости горных пород при добавлении различных по составу растворов можно измерить различными приборами.

Примечания[править | править вики-текст]

Литература[править | править вики-текст]

  • Новая (феноменологическая) теория капиллярности // журнал «Потенциал современной науки», № 5, стр.21-23, 2015 год