Пример расчета
Мы
экспериментально определили углы
смачивания поверхности двумя жидкостями
с различными значениями дисперсионной
и полярной компонент поверхностного
натяжения, и получили систему двух
уравнений, в которых в качестве неизвестных
полярная и дисперсионная составляющие
поверхностного натяжения твердого тела
(
и
).
Решим эту систему уравнений, получим
значения
и
и величину поверхностного натяжения
твердой фазы:
.
14
Проиллюстрируем процедуру расчета примером.
Изменение угла смачивания поверхности пленок ПВХ водой и глицерином дали следующие результаты: H2O= 73o,глицерина= 66o.
Обозначим
,
,
,
,
,
.
15
Перепишем уравнение в виде:
.
16
Пусть
для воды иb2
– для глицерина. Получим систему двух
линейных уравнений с двумя неизвестными:
Сведем необходимые для расчета данные в таблицу.
|
Жидкость |
|
|
эрг·см-2 |
|
, град. |
cos |
|
|
Вода |
13,8 |
3,71 |
58,7 |
7,66 |
73 |
0,29 |
46,76 |
|
Глицерин |
37,0 |
6,08 |
26,4 |
5,14 |
66 |
0,41 |
44,70 |
,
эрг·см-2
,
эрг·см-2Таблица №5
Получается система двух уравнений:
3,71X1+ 7,66X2= 46,76
6,08X1+ 5,14X2= 44,70
решением которой будут:
Х1=
и Х2=
X1=
=3,7;
= 3,7;
= 13,7 эрг/см2
Х2=
=4,3;
= 4,3;
= 18,5 эрг/см2.
Сумма полярной и дисперсионной составляющей и есть поверхностная энергия. Дальнейшие расчёты производились с помощью программы Microsoft Excel.
Полученые данные свели в таблицу:
|
σdтг |
σртг |
σdтг |
σртг |
σdтг |
σртг |
σdтг |
σртг |
σdтг |
σртг |
|
19,3875 |
11,59542 |
29,35317 |
19,20488 |
21,80139 |
30,9548 |
8,517896 |
16,77358 |
11,86227 |
20,18397 |
|
13,53175 |
16,82636 |
54,55258 |
9,679338 |
41,07049 |
8,906595 |
17,94997 |
14,94288 |
17,49539 |
11,92273 |
|
11,63229 |
16,50947 |
34,42185 |
25,31485 |
24,43153 |
17,93014 |
25,55754 |
11,38653 |
21,78107 |
11,42825 |
|
10,06609 |
18,6504 |
30,10426 |
27,20612 |
18,92228 |
15,35651 |
22,3103 |
14,72313 |
7,737904 |
31,42327 |
|
8,782788 |
16,16323 |
31,26655 |
25,98582 |
18,578 |
20,02325 |
18,66417 |
13,57316 |
20,19176 |
13,8128 |
Посчитав
σтг,
сложив
полученные данные
,
мы получили значения
|
σтг(1см) |
σтг(2см) |
σтг(3см) |
σтг(4см) |
σтг(5см) |
|
30,98292 |
48,55805 |
52,75619 |
25,29148 |
32,04625 |
|
30,35811 |
64,23192 |
49,97708 |
32,89285 |
29,41812 |
|
28,14176 |
59,73671 |
42,36167 |
36,94407 |
33,20932 |
|
28,71649 |
57,31038 |
34,27879 |
37,03342 |
39,16117 |
|
24,94602 |
57,25237 |
38,60125 |
32,23732 |
34,00456 |
Построили графики зависимости y(σтг)=x(l)
При изменение силы тока
В ходе проведенного нами эксперимента были получены следующие данные:
|
глицерин | |||||||||||||||
|
20 |
30 |
40 |
50 | ||||||||||||
|
угол |
кос |
угол |
кос |
угол |
кос |
угол |
кос | ||||||||
|
44,4602 |
0,713737 |
72,3864 |
0,302596 |
78,3274 |
0,202319 |
78,6996 |
0,195953 | ||||||||
|
50,8948 |
0,630746 |
55,5452 |
0,565756 |
82,3046 |
0,133907 |
61,4064 |
0,478594 | ||||||||
|
49,758 |
0,646017 |
65,895 |
0,40841 |
81,4346 |
0,148938 |
68,0424 |
0,37392 | ||||||||
|
43,163 |
0,729411 |
50,3014 |
0,638749 |
46,0002 |
0,694656 |
56,9334 |
0,545614 | ||||||||
|
48,9634 |
0,656541 |
48,2384 |
0,666033 |
54,7232 |
0,577527 |
45,856 |
0,696464 | ||||||||
|
вода | |||||||||||||||
|
20 |
30 |
40 |
50 | ||||||||||||
|
угол |
кос |
угол |
кос |
угол |
кос |
угол |
кос | ||||||||
|
51,6152 |
0,6209399 |
61,2854 |
0,480447 |
53,3284 |
0,597228 |
64,259 |
0,434304 | ||||||||
|
51,1164 |
0,6277403 |
39,8954 |
0,767217 |
48,2888 |
0,665376 |
57,6646 |
0,534874 | ||||||||
|
50,952 |
0,6299712 |
48,9594 |
0,656594 |
39,3918 |
0,772824 |
63,2974 |
0,44936 | ||||||||
|
52,3256 |
0,6111735 |
47,1628 |
0,679918 |
48,6068 |
0,661223 |
52,5432 |
0,608163 | ||||||||
|
40,6846 |
0,7583096 |
38,4722 |
0,78291 |
37,93 |
0,788762 |
43,2702 |
0,728129 | ||||||||
Мы экспериментально определили углы смачивания поверхности двумя жидкостями с различными значениями дисперсионной и полярной компонент поверхностного натяжения. Пример расчета приведен выше.
Полученные данные свели в таблицу
|
σdтг |
σртг |
σdтг |
σртг |
σdтг |
σртг |
σdтг |
σртг |
|
30,55138 |
16,24889 |
7,451638 |
23,08354 |
1,328487 |
36,62299 |
4,25021 |
24,37585 |
|
22,60368 |
19,65613 |
11,25098 |
32,36289 |
0,020987 |
46,53691 |
15,69089 |
19,65472 |
|
23,77481 |
19,2182 |
6,866686 |
31,20841 |
0,128862 |
56,4074 |
12,55743 |
18,33289 |
|
32,75922 |
15,17516 |
20,39312 |
22,70472 |
26,21663 |
19,31494 |
16,96364 |
21,71902 |
|
17,71181 |
27,4389 |
17,19429 |
28,83713 |
11,09244 |
33,5182 |
22,46579 |
23,5808 |
Посчитав
σтг,
сложив
полученные данные
,
мы получили значения
|
σтг(20мкА) |
σтг(30мкА) |
σтг(40мкА) |
σтг(50мкА) |
|
46,80028 |
30,53518 |
37,95148 |
28,62606 |
|
42,25981 |
43,61387 |
46,5579 |
35,34561 |
|
42,99301 |
38,0751 |
56,53627 |
30,89033 |
|
47,93438 |
43,09784 |
45,53157 |
38,68267 |
|
45,15071 |
46,03142 |
44,61064 |
46,04659 |
Построили графики зависимости y(σтг)=x(I)
В ходе проведения опыта мы переводили подложку из гидрофобного в гидрофильное состояние. Проведенный опыт показал неравномерность обработки поверхности, как это показано на графиках.