15 Вопрос.

Смачивание. Краевой угол и теплота смачивания. Уравнения Юнга. Влияние ПАВ на смачивание.

Смачивание – поверхностное явление, заключающееся во взаимодействии жидкости с твердым телом при наличии одновременного контакта трех несмешивающихся фаз, одна из которых является газом.

Различают 2 вида смачивания:

- иммерсионное смачивание реализуется при полном погружении твердого тела в жидкость;

- контактное смачивание – характеризуется тем, что в системе наряду с твердым телом и жидкостью присутствует газ.

По значению краевого угла все поверхности делят на 2 группы:

- лиофильные поверхности – краевой угол < 90;

- лиофобные – краевой угол 90.

Краевой угол.

Угол  - угол, который образован касательной к межфазным поверхностям, ограничивающих жидкость, имеющую вершину на линии раздела 3 фаз.

Уравнение Юнга:

Теплота смачивания.

Эффекты смачивания твердых тел жидкостями в известной степени могут характеризоваться теплотой смачивания (погружения) [5, б, 60, 65, 118—124]. Погружение в жидкость нерастворимого в ней твердого тела обычно сопровождается выделением теплоты, что вызывается появлением вместо поверхности раздела твердое тело — воздух, обладающей высоким значением свободной поверхностной энергии, поверхности раздела твердое тело — жидкость с относительно низким значением свободной энергии. Выделение теплоты вследствие изменения свободной энергии при  смачивании наблюдается особенно отчетливо, если твердое тело имеет высокоразвитую поверхность (тонко измельченный порошок). Гидрофобные порошки лучше смачиваются неполярными жидкостями (бензол), а гидрофильные — полярными (вода).

16Вопрос

.Когезия и адгезия. Характер разрушения адгезионного соединения. Условие адгезионного разрушения. Ур-ие Дюпре для работы адгезии.

Явления смачивания и растекания тесно связаны с действие сил когезии и адгезии.

Когезия (от лат. cohaesus - связанный, сцепленный) - сцепление частей одного и того же однородного тела (жидкого или твердого). Обусловлена химической связью между составляющими тело частицами (атомами, ионами) и межмолекулярным взаимодействием.

Адгезия (прилипание) — это молекулярное притяжение между поверхностями двух соприкасающихся разнородных твердых или жидких фаз. Адгезия является причиной склеивания двух разных веществ за счет действия физических или химических межмолекулярных сил.

Количественно когезию и адгезию характерезуют величиной работы когезии Wк и работы адгезии Wа.

Работа адгезии равна работе, которую необходимо затратить для удаления жидкости с единицы поверхности твердого тела, и определяется по формуле:

Wa = тг + жг - тж (уравнение Дюпре)

Работа когезии определяется по формуле:

Wk= 2 ж .

Закономерности образования и разрушения адгезионных соед. описывают на основе двух независимых подходов-термодинамического и молекулярно-кинетического. В рамках первого из них рассматривают энергетич. характеристики (поверхностные энергии адгезива, субстрата, и межфазной границы) в рамках второго рассматривают когезионные св-ва адгезивов и субстратов (прочность и обусловливающие ее параметры, вязкость адгезива а также условия их контакта ( t, давление р и продолжительность наиб. изучена адгезия полимеров, определяющая закономерности склеивания, сварки, совмещения, получения композитов. Адгезия проявляется в процессах трения, смазки, порошковой металлургии, флотации и др., а также при взаимод. биол. объектов (целостность тканей и т.п.). В общем виде характер разрушения адгезионных соединений зависит от температуры и скорости разрыва. Построенная на такой основе модель склейки приводит к выводу о предпочтительности именно когезионного характера разрушения; энергия разрушения' склейки, обратно пропорциональная ширине фронта разрушения, в логарифмических координатах линейно связана с ростом скорости распространения этого фронта.

Виды: 1. Адгезия м/у 2-мя взаимно нерастворимыми жидкостями.

При совмещении этих пов-ей происходит адгезия, т.к эти системы не смешиваются, то возникает 2-ух фазная система, которая хар-ся σ_2,3. Первоначально энергия Гиббса ΔG уменьшается на величину работы адгезии: ΔG+W_a=0; W_a= - ΔG; G_нач= σ_2,1+ σ_3,1; G_кон= σ_2,3; W_a=-( σ_2,3- σ_2,1- σ_3,1) ; W_a=-σ_2,3+σ_2,1- σ_3,1-Уравнение Дюпре. Работа адгезии тем больше чем больше пов-ое натяжение исх.компонентов и чем меньше межфазовое пов.натяжение.Пов.натяжение =0 когда исчезнет межфазовая пов-ть, что возможно при полном растворении фаз. W_a> σ_2,1+ σ_3,1

2.Адгезия м/у жидкостью и тв. телом.

θ-краевой угол.Если θ меньше 90°-смачив. Хорошо, если больше то плохо.

уравнением Юнга: σ_т-г= σ_тж+ σ_ж-гcosθ. краевой угол θ –угол образованный касательной к межфазовым пов-ям ограничивающими жидкостям, имеющих вершину на линии раздела 3 фаз.

3.Адгезия м/у тв. телами. W_a ограничить невозможно, т.к неизвестно пов-ое натяжение тв.веществ. Сма́чивание — это поверхностное явление, заключающееся во взаимодействии жидкости с поверхностью твёрдого тела при наличии одновременного контакта из которых обычно явл-ся газом. Смачивание может быть иммерсионным -реализуется при полном погружении тв.тела в жидкость, и контактное -в присутствии газа(воздух).По зн-ию краевого угла все пов-ти делят на: На лиофильную поверхность жидкость растекается, т. е. имеет место частичное (0° <θ< 90°) или полное смачивание (θ→ 0°); на лиофобнуй — растекания не происходит (θ>90°).