Akademik

СМАЧИВАНИЕ

СМАЧИВАНИЕ: явление, возникающее при соприкосновении жидкости с поверхностью тв. тела или др. жидкости. Выражается, в частности, в растекании жидкости по тв. поверхности, находящейся в контакте с газом (паром) или др. жидкостью. С. вызывает образование мениска в капиллярной трубке, определяет форму капли на тв. поверхности или форму газового пузырька на поверхности погружённого в жидкость тела. С. часто рассматривают как результат межмолекулярного взаимодействия в зоне контакта трёх фаз (тел, сред). Однако во мн. случаях, напр. при соприкосновении жидких металлов с тв. металлами, окислами, алмазом, графитом, С. обусловлено не столько межмол. вз-ствием, сколько образованием хим. соединений, твёрдых и жидких р-ров, диффуз. процессами в поверхностном слое смачиваемого тела. В процессе С. может выделяться теплота, наз. теплотой смачивания.

Мерой С. обычно служит краевой угол (или угол С.) в между смачиваемой поверхностью и поверхностью жидкости на периметре С. (рис. 1). При статич. (равновесном) С. он связан с поверхностным натяжением жидкости sж, поверхностным натяжением тв. тела sт и межфазным натяжением sтж на границе тв. тело — жидкость ур-нием Юнга: cosq=(sт-sтж)/sж. Величина угла q явл. количеств. хар-кой С. поверхностей по отношению к разл. жидкостям. На лиофильной поверхности жидкость растекается, т. е. имеет место частичное (0°900) или полное (q®0°) С.; на лиофобной — растекания не происходит (9>90°) (рис. 2). Краевой угол зависит от соотношения сил сцепления молекул жидкости с молекулами или атомами смачиваемого тела (адгезия) и сил сцепления молекул жидкости между собой (когезия).

Рис. 1. Капля на тв. поверхности.

Рис. 2. Положение капли (вверху) и пузырька (внизу) на тв. поверхности при разл. условиях смачивания; г — газ; ж — жидкость; т — тв. тело.

Обратимую работу адгезии и когезии вычисляют соотв. по ур-ниям: Wa=sж(1+cosq) и Wк=2sж, т. е. Wa?Wк. При Wa0°, причём с увеличением отношения Wa/Wк С. улучшается. Часто наблюдаемая задержка в установлении равновесных краевых углов наз. гистерезисом С. Различают кинетич. (динамич.) и статич. гистерезис С. Причиной гистерезиса может быть шероховатость поверхности, особенности структуры поверхностного слоя, релаксац. процессы в жидкой фазе и др. Если тв. тело соприкасается с двумя несмешивающимися жидкостями, происходит избирательное С. Эфф. регуляторы С.— поверхностно-активные вещества, к-рые могут как улучшать, так и ухудшать С.

С. имеет важное значение в пром-сти. Хорошее С. необходимо при крашении и стирке, обработке фотографич. материалов, нанесении лакокрасочных покрытий и др. Снизить С. до минимума стремятся при получении гидрофобных покрытий, гидроизоляц. материалов и др.

СМАЧИВАНИЕ

- процессы, происходящие при взаимодействии жидкостис поверхностью тв. тела или др. жидкости и проявляющиеся в растекании жидкостии формировании площади т. н. адгезионного контакта, возникновении менисковв капиллярных каналах, вытеснении одной жидкости другой, образовании капельжидкости на поверхности или пузырьков в жидкости, в проникновении жидкостив капиллярно-пористые тела. С.- следствие адгезии жидкости к определённойповерхности.

Положение капли жидкости на тв. поверхности определяется поверхностныминатяжениями жидкости , тв. тела и на границе его поверхности с поверхностью жидкости .В равновесных условиях (т. е. в отсутствие гравитации, капиллярного эффекта, хим. взаимодействия, диффузии, адсорбции и т. д.) для обратимых процессовоно задаётся ур-нием Юнга:где -т. н. краевой угол - угол, отсчитываемый от смачиваемой поверхности в сторонусмачивающей жидкости (см. рис. в ст. Краевые углы). С. сопровождаетсятепловыми эффектами, в частности выделяется т. н. теплота С.

Краевой угол является мерой С., его величина зависит от соотношения между энергиямиадгезии и когезии жидкости. Для тв. смачиваемых поверхностей (лиофильныхили, по отношению к воде, гидрофильных), для несмачиваемых (лиофобных, гидрофобных).Неравновесные условия, загрязнения поверхности, повышение темп-ры и др. факторы исключают возможность полного С. или полного его отсутствия, т. е.и . Под внеш. воздействиями изменяется, процесс, сопровождающийся его увеличением, наз. лиофобизациейповерхности, уменьшением - её лиофилизацией. С. твёрдых поверхностей повышаетсяпри введении в смачивающую жидкость разл. веществ, напр. поверхностно-активныхвеществ, уменьшается - при нанесении на поверхность гидрофобных покрытийи т. д.

На величину влияет качество поверхности. Шероховатость лиофильной поверхности улучшаетеё С., а лиофобной - снижает С. Часто наблюдается задержка установлениякраевого угла, наз. гистерезисом С., к-рая появляется при движении капель, при воздействии внеш. сил, из-за шероховатости поверхности и т. д. Величину6 можно определить, напр., по форме и размеру капель на плоской поверхности, в капиллярах и на нитях.

С. имеет важное значение в пром-сти. На его изменении основаны мн. технологич. процессы, флотация, полиграфич. и металлургич. процессы, нефтедобыча, смазка, окраска, пропитка, стирка и т. д.

Лит.: Горюнов Ю. В., Сумм Б. Д., Смачивание, М., 1972; ЗимонА. Д., Адгезия жидкости и смачивание, М., 1974; его же, Что такое адгезия, М., 1983. А. Д. Зимон.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.