Змочування і незмочування. Капілярні явища в природі і техніці.

На молекулу, яка знаходиться в місці дотику рідини з твердим тілом, діє притягання її сусідів, що містяться всередині шару рідини. Рівнодійну цих сил позначимо через F1 і напрямлена вона по бісектрисі кута Q. Рівнодійну притягання її молекулами твердого тіла позначимо через F2 і напрямлена вона перпендикулярно до поверхні твердого тіла. Векторне додавання сил F1 I F2 дає їх рівнодійну R. Поверхня рідини розміщується перпендикулярно до цієї рівнодійної. Якщо F1< F2, рівнодійна напрямлена до твердого тіла, рідина змочує його. Коли же F1> F2, рівнодійна напрямлена всередину рідини, і вона не змочує тверде тіло.

Характеристикою змочування рідиною твердого тіла є крайовий кут Q. Крайовий кут - кут, утворений двома дотичними, проведеними до поверхні твердого тіла і рідини з точки їх дотику, і відрахований всередину рідини. Для повного змочування кут Q=0°, а для повного незмочування Q=180°. Наголошують, що явище змочування відбувається на спільній межі поділу трьох фаз. Явища змочування і незмочування відіграють велику роль у природі, техніці. Так, у техніці змочуванням користуються при фарбуванні твердих тіл, покритті провідників ізоляційним матеріалом тощо. Просочення або покриття певними речовинами тканин, стовпів, фундаментів будівель і т.д. дозволяє запобігти змочуванню їх водою. На явищах змочування і незмочування ґрунтується процес збагачення руд (флотація).

На одних поверхнях вода розтікається тонким шаром, а на інших – збирається в крапельку.

Така ж відмінність в поведінці води на чистому та жирному склі. У деяких випадках рідина намагається збільшити площу контакту з поверхнею твердого тіла, а в інших – зменшити цю площину. Це явище пояснюється різницею в силах зчеплення між молекулами рідини та твердого тіла.

1 Якщо сили зчеплення частинок рідини і твердого тіла більші за сили зчеплення частинок рідини, тоді рідину називають змочуваною

2 Якщо сили зчеплення частинок рідини і твердого тіла менші за сили зчеплення частинок рідини називають незмочуючою це тіло .

Капілярні явища — явища, зумовлені впливом сил поверхневого натягу на рівновагу або рух вільної поверхні рідини, границі рідини з твердим тілом, а також границі поділу між незмішуваними рідинами; окремий випадок поверхневих явищ,. Прикладом К. я. є піднімання змочувальної або опускання незмочувальної рідини в капілярних (тонких) трубках чи порах твердого тіла (мал.). Ці явища зумовлені виникненням капілярного тиску ρ, зв'язаного з поверхневим натягом σ формулою Лапласа: ρ = 2σ/r, де r — радіус кривини поверхні рідини. Для змочувальних рідин р є додатною величиною, для не змочувальних — від'ємною. Висота h підняття змочувальної (опускання незмочувальної) рідини визначається: h = 2σ/(р1 — р2) rg, де g — прискорення вільного падіння, ρ1 і р2 — густини відповідно рідини та її пари. К. я. відіграють значну роль в природі, особливо у водному режимі грунтів та в обміні речовин рослин. Широко застосовуються в техніці (напр., у процесах сушіння, просочування тощо).