1).粘附功:
在恒温恒压可逆条件下,将气-液与气-固界面转变成液-固界面,如图所示:
设当各个界面都是单位面积时,从热力学得角度,该过程的吉布斯自由能的变化值为:
式中、和分别为气-固、气-液和液-固的表面吉布斯自由能。Wa 中国质量技术监督局
称为粘附功(Work of adhension),它是液、固粘附时,体系对外所做的最大功。Wa值越大,液体愈容易润湿固体,液、固界面结合得愈牢固。 对于两个同样的液面转变成一个液柱的过程,吉布斯自由能变化为:
Wc称为内聚功(Work of cohesion),是液体本身结合牢固程度的一种量度。
2).浸湿
功:
自然界大事件在恒温恒压可逆条件下,将具有单位表面积的固体浸入液体中,气-固界面转变成液-固界面(在过程中液体的界面没有变化),如图所示:
该过程的吉布斯自由能的变化值为:
Wi称为浸湿功(Work of immersion),它是液体在固体表面上取代气体能力的一种量度,有时也被用来表示对抗液体表面收缩而产生的浸湿能力,故Wi又称为粘附张力。Wi≥0是液体浸湿固体的条件。
3).铺展系数:
铺展过程是表示当液-固界面在取代气-固界面的同时,气-液界面也扩大了同样的面积,如图所示:
摩托罗拉l2在恒温恒压下可逆铺展一单位面积时,体系吉布斯自由能的变化值为:
式中S称为铺展系数(Spreading coefficient),当S≤0时,液体可以在固体表面自动铺展。
2.接触角与润湿作
用
1).接触角
设液体在固体表面上形成液滴,形成如下图所示的液滴
到达平衡时,在气、液、固三相交界处,气-液界面和固-液界面之间的夹角称为接触角(contact angle),用θ表示。它实际是液体表面张力和液-固界面张力间的夹角。接触角的大小是由在气、液、固三相交界处,三种界面张力的相对大小所决定的。从接触角的数值可看出液体对固体润湿的程度。
2).润湿作用:
当、和达平衡时以下关系:
上述方程称为杨(Young)方程。从杨方程我们可以得到下列结论:
张震之子(1)如果(-)=,则cosθ=1,θ=0o,这是完全润湿的情况,在毛细管中上升的液面呈凹型半球状就属于这一类。如果(-)>,则直到θ=0o还没有达到平衡,因此杨方程不适用,但是液体仍能在固体表面铺展开来。
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(2)如果(-)<,则1>cosθ>0,θ<90o,固体能为液体
所润湿,见题图(a)。
(3)如果<,则cosθ<0,θ>90o,固体不为液体所润湿,如水银滴在玻璃上,见题图(b)。
根据杨方程,我们还可得到Wa、Wi、S用cosθ和的表达式:
然后根据cosθ和的实验测定值计算这些参数。
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