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一. 潤(rùn)濕過程
潤(rùn)濕過程分為三類,既在日常生活中經(jīng)常遇到的沾濕,、浸濕和鋪展,。
(一)沾濕(adhesion wetting)
當(dāng)將一滴水滴到固面上時(shí),,液體與固體接觸過程中,,固—液界面逐漸取代液—氣界面和氣固界面(圖6—1),,這一過程稱為沾濕,。在恒溫恒壓條件下沾濕過程中的自由能變化:
式中γ為界面張力,;—W a為黏附功,其值相當(dāng)于把單位面積的液—固界面分開成為氣—液和氣—固液面的最大功(圖6—2),。顯然只有當(dāng)Wa>0時(shí),,即ΔGT.p<0時(shí),沾濕過程才是自發(fā)的,。
圖 1—1 固—液界面取代液—氣界面和氣—固界面的過程
將單位截面液柱分開如(圖1—3)創(chuàng)造兩個(gè)新的氣—液界面的內(nèi)聚功—Wc的定義:
Δγ=2γg1=—Wc(1—2)
圖1—2 液—固分離與黏附功圖 1—3 液體分離與內(nèi)聚功
黏附功和內(nèi)聚功的數(shù)值分別是固—液分子間作用力和相同液體分子間作用力大小的標(biāo)志,。
(四)接觸角與楊氏方程
液體滴于固體表面上,隨著液體性質(zhì)的不同,,液體或鋪展而覆蓋固體表面,,或形成一液滴停于其上。如下圖所示,。我們把液體與固體平面所形成的液滴的形狀用接觸角(contact angle)來描述,。準(zhǔn)確的接觸角是在固、液,、氣三相交界處,,自固液界面經(jīng)液體內(nèi)
部到氣體界面的夾角,通常以θ來表示,。接觸角是分析此式最早是T.Young在1805年提出的,,常稱為楊氏方程。這是潤(rùn)濕的基本公式,,亦稱為潤(rùn)濕方程,,可以看作是三相交界處三個(gè)界面張力平衡的結(jié)果。此關(guān)系式適用于三相交界處固液,、固氣界面共切線體系,。具體應(yīng)用中,我們把接觸角大小作為評(píng)判潤(rùn)濕性的重要指標(biāo),。通常接觸角越小,,潤(rùn)濕性也就越好。習(xí)慣上,,
我們把θ=90°定義為潤(rùn)濕與否的標(biāo)準(zhǔn),。我們把θ>90°為不潤(rùn)濕;θ<90°為潤(rùn)濕,,平衡接觸角,。
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