Р исунок №3

Из рис.3 следует, что работа адгезии равна работе образования поверхности раздела жидкость - газ (G_lv) и твердое тело - газ ( G_vs ) вместо поверхности твердое тело - жидкость, с энергией (G_ls). Т.о

н о из уравнения Юнга

т огда

Из всего сказаного выше следует , что жидкость тем лучше смачивает твердое тело, чем меньше взаимодействие между молекулами. Например , углеводороды с поверхностным натяжением порядка 20 - 30 эрг/см практически смачивают все твердые тела( стекло, кварц, неорганические соли), ртуть с поверхностным натяжением 475эрг/см почти все не смачивает ( кроме некоторых металлов ).

C термодинамической точки зрения смачивание является процессом , при котором в системе из трех соприкасающихся фаз происходит уменьшение свободной энергии.

В самом деле , пусть очень тонкий слой жидкости растекается по поверхности твердого тела, которое находится в газовой среде , и пусть площадь , покрытая жидкостью, в результате этого увеличивается на  S . При этом

1) поверхность твердого тела , граничащая с газом, уменьшается на  S, в результате чего поверхностная энергия системы уменьшится G_тв.т-г ⁰  S.

2) поверхность , на которой жидкость соприкасается с газом ,увеличивается на  S,

в результате чего , поверхностная энергия системы увеличивается на G_{тв-г г} ⁰  S

3) площадь метефазной поверхности между жидкостью и твердым телом увеличивается

на  S, в результате поверхностная энергия увеличивается на G_{ж-тв.т г} ⁰  S.

Т.о. изменение свободной поверхности энергии при растекании будет :

Но жидкость растекается лишь если :

т.е.

отсюда

т.е энергия системы после растяжения F₂ меньше энергии системы до растяжения F₁.

Ход выполнения работы.

На предметный столик кладут пластинку из материала смачивание котораго изучается (стекло, тефлон, алюминий и т.д.). На край пласлинки шприцом наносят каплю дистиллированной воды. Размер капли не должен превышать 2-3мм . В этом случае капля может считаться сферической и краевой угол смачивания может быть расчитан по формуле;

где h - ее высота, d - диаметр контакта капли с поверхностью твердого тела.

Р исунок №4

Значение h и d находятся с помощью микроскопа , объектив которого имеет сетку с делениями. Как следует из формулы (1) величина θ не зависит от размерности h и d , необходимо лишь, чтобы их размерности были одинаковы. Поэтому h и d можно выражать просто в числе делений объектива микроскопа . Т.о нахождение θ сводится к следующему ;

1) настраивают микроскоп так , чтобы капля была резко видна в поле зрения микроскопа;

2) поворачивают сетку объектива так , чтобы она распологалась горизонтально , производят отсчет числа делений укладывающихся в d;

3) устраивают сетку объектива вертикально и находят h;

4) по формуле (1) расчитывают θ для данной капли на данном твердом теле;

5) для каждого твердого тела расчитывают значения θ не менее чем для 10 капель. Находят θ средние данного твердого тела , оценивают его точность;

6) опыт повторяют для 3 различных твердых тел.

Исследование эффективности ингибиторов коррозии по измерению краевых углов смачивания их растворов поверхности стали.