СМАЧИВАНИЕ

СМАЧИВАНИЕ, поверхностное явление, наблюдаемое при контакте жидкости с твердым телом в присут. третьей фазы-газа (пара) или др. жидкости, к-рая не смешивается с первой (т. наз. избирательное смачивание). Характерная особенность смачивания-наличие линий контакта трех фаз (линии смачивания).

Осн. термодинамич. характеристики смачивания-равновесный краевой угол смачивания q0 (см. Капиллярные явления), работа адгезии Wa, теплота смачивания qW. Равновесный краевой угол смачивания определяется наклоном пов-сти жидкости (напр., капли) к смоченной ею пов-сти твердого тела; вершина угла находится на линии смачивания. Равновесный краевой угол определяется ур-нием Юнга:

cosq0 = (ss-ssl)/ssl,

где ss и ssl-соотв. уд. своб. поверхностные энергии твердого тела на границе с газом и в контакте со смачивающей жидкостью, sl-поверхностное натяжение жидкости. При наличии на пов-сти твердого тела тонких смачивающих пленок толщиной h краевой угол смачивания определяется, согласно теории Фрумкина-Дерягина, ур-нием:

4073-20.jpg

где П -расклинивающее давление.

Работа адгезии Wa = ss + sl - sls (ур-ние Дюпре). Она характеризует работу, необходимую для изотермич. отделения слоя смачивающей жидкости с единицы пов-сти твердого тела (см. Адгезия). Теплота смачивания qW = Hsl — Hs, где Hsl и Нs-энтальпии, отнесенные к единице пов-стей раздела твердое тело-жидкость и твердое тело-газ. Она наз. также теплотой иммерсии (погружения).

Различают три случая контактного взаимод. жидкостей с пов-стью твердых тел: 1) несмачивание, когда 180° > q0 > 90° (напр., ртуть на стекле, вода на парафине): 2) ограниченное смачивание, когда 90° > q0 > 0° (напр., вода на оксидах металлов); 3) полное смачивание, когда капля растекается в тонкую пленку (ртуть на свинце). Измеряемые на практике краевые углы q часто отличаются от термодинамич. равновесных значений q0. Эти расхождения обусловлены гл. обр. дефектами пов-сти твердого тела: шероховатостями (микрорельеф), хим. неоднородностью (гетерогенность), наличием пор, локальными деформациями вблизи линий смачивания (они достаточно заметны при смачивании тел с малыми модулями упругости). Шероховатость и др. дефекты твердой пов-сти приводят к тому, что краевой угол смачивания зависит от условии формирования, напр. при натекании жидкости на "сухую" подложку и при оттекании жидкости с предварительно смоченной пов-сти; это-гистерезис смачивания. Краевые углы смачивания изменяются также со скоростью натекания жидкости.