МОКРЕНЕ. Намокрянето е повърхностно явление, състоящо се във взаимодействието на течност с твърдо тяло или други течни тела при наличие на едновременен контакт с
Намокрянето– е повърхностно явление, състоящо се във взаимодействието на течност с твърдо тяло или други течни тела при наличие на едновременен контакт с въздух. Явленията на намокряне са близки до адсорбционните, тъй като и двете се определят от интензивността на взаимодействие между молекулите на различни вещества.
Нека разгледаме явлението намокряне, използвайки примера на капка течност, нанесена върху повърхността на твърдо тяло (съществува и явлението намокряне на една течност от друга). В този случай могат да се наблюдават два крайни случая.
1 случай. Капка течност спонтанно се разпространява по повърхността, докато покрие цялата повърхност или докато течният слой стане мономолекулен. Това е пълно намокряне. Пример: капка вода върху обезмаслена чаша.
2 случая. Капка течност върху твърда повърхност спонтанно придобива почти сферична форма. В този случай се казва, че твърдата повърхност не се намокря от течността, наблюдава се пълно ненамокряне. Пример: капка живак върху неметална повърхност.
Между тези екстремни случаи се наблюдават различни междинни случаи, когато повърхността е частично намокрена от течност.
От термодинамиката знаете, че процесите протичат спонтанно, което води до намаляване на свободната енергия на системата. В този случай процесът протича на повърхността, следователно трябва да бъде придружен от намаляване на свободната повърхностна енергия, която се характеризира с повърхностно напрежение. Преди капката да бъде нанесена върху твърда повърхност, тази повърхност е била в контакт с въздух и е имала повърхностно напрежение s-r. Повърхностно напрежение на течност на границата с въздух. Когато капката е върху твърда повърхност, между тях възниква граница, която се характеризира с повърхностно напрежениетв-ж. Следователно, поведението на капката се определя от връзката tv-g. и тв-ж. Ако tv-g. > tv-zh, тогава за системата е полезно капката да покрие част от твърдата повърхност, т.е. да се разпространи върху нея. В този случай се получава частична замяна на повърхността с по-висока повърхностна енергия (sv-g.) с повърхност с по-ниска свободна енергия (sv-l), което естествено води до намаляване на енергийния резерв в системата. Въпреки това, ако капка течност се разпространи, тогава повърхностната площ на „течност– газ“ ще се увеличи и това ще доведе до увеличаване на свободната енергия на системата. От това можем да заключим, че ако ( tv-g.– tv-g) > добре, ще настъпи пълно намокряне. Ако ( tv-g.– tv-l) е съизмеримо с w-g, течността ще се разпространи по повърхността по ограничен начин.
В случай, че ТВ-г.
Мярка за намокряне е контактният ъгъл, понякога наричан ъгъл на намокряне.
Контактният ъгъл ( )– е ъгълът, който капката образува с повърхността на твърдо тяло от страната на течността. Това е ъгълът между твърдата повърхност и допирателната в точката на контакт на фазите (ъгълът винаги се измерва от страната на течността).
На фиг. 5.1 показва капки, които образуват контактни ъгли от 90° с повърхността.
Ориз. 5.1. Различни случаи на непълно намокряне
Ако водата образува 90° върху твърда повърхност, тогава се казва, че повърхността е хидрофобна.
Ето стойностите на контактния ъгъл, образуван от водата върху повърхността на различни твърди тела във въздушна атмосфера: кварц– 0°; малахит– 17°; графит– 55– 60°; талк– 69°; сяра– 78°; парафин– 106°; PTFE– 108°. Очевидно, колкото по-голям е контактният ъгъл, толкова по-малко течността овлажнява повърхността на твърдото тяло. Както бе споменато по-горе, степента на намокряне, а оттам и контактният ъгъл, зависивърху съотношението на стойностите на повърхностното напрежение на границите: въздух– твърдо тяло твърдо-g., течност-твърдо тяло твърдо-l и въздух- течно l-g.
При условия на равновесие тази зависимост се изразява чрез уравнението на Йънг.
или (5.7)
От уравнение (5.7) следва, че ако tv-g. > тв-ж; cos > 0; 90°– без намокряне.
Не намерихте това, което търсихте? Използвайте търсачката: