Kąt zwilżania

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Dla rosnącego kąta zwilżania kolejno: dobre zwilżanie, słabe, całkowity brak zwilżania
Przyrząd do pomiaru kąta zwilżania metodą goniometryczną

Kąt zwilżania, kąt przyścienny[potrzebne źródło] – kąt utworzony przez powierzchnię płaską ciała stałego i płaszczyznę styczną do powierzchni cieczy graniczącej z ciałem stałym lub do powierzchni rozdziału dwóch stykających się cieczy[1]

 \cos \theta_c = \frac{\gamma_{SG} - \gamma_{SL}} {\gamma_{LG}}

gdzie:

γ jest napięciem powierzchniowym na granicy faz,

a indeksy oznaczają:

Lciecz,
Ggaz lub druga ciecz,
Sciało stałe.

Powyższa zależność wynika z równowagi rzutów sił (przedstawionych na rysunku) na kierunek poziomy i zwana jest równaniem Younga[potrzebne źródło]:

 \gamma_{LG}\cos \theta_c +\gamma_{SL}= \gamma_{SG} \,

W przypadku cieczy w naczyniu o pionowych ściankach kąt zwilżania oblicza się z równowagi rzutów sił na kierunek pionowy.[potrzebne źródło]

Kąt zwilżania przy wzroście i zmniejszaniu się kropli

Histereza kąta zwilżania[edytuj | edytuj kod]

Wartość kąta zwilżania cieczy postępującej po powierzchni ciała stałego przekracza wartość kąta zwilżania cieczy cofającej się na tej powierzchni.[potrzebne źródło] Efekt ten można zauważyć obserwując kroplę na nachylonym szkle lub innej powierzchni.[potrzebne źródło] Ta różnica w wartościach kątów zwilżania nazywana jest histerezą kąta zwilżania, która potrafi być duża, aż do 50° dla wody na powierzchniach ciał stałych[potrzebne źródło]. Przyczynę tego zjawiska upatruje się w chropowatości powierzchni, jej zanieczyszczeniu i adhezji.[potrzebne źródło] Tadmor i Chibowski wykazali, że zjawisko występuje nawet na gładkich płaskich powierzchniach[potrzebne źródło]. Wówczas kąt zwilżania w stanie równowagi jest wyrażony wzorem[potrzebne źródło]


\theta_\mathrm{C}=\arccos{\frac{r_\mathrm{A}\cos{\theta_\mathrm{A}}+r_\mathrm{R}\cos{\theta_\mathrm{R}}}{r_\mathrm{A}+r_\mathrm{R}}}

gdzie


r_\mathrm{A}=\sqrt[3]{\frac{\sin^3{\theta_\mathrm{A}}}{2-3\cos{\theta_\mathrm{A}}+\cos^3{\theta_\mathrm{A}}}}

r_\mathrm{R}=\sqrt[3]{\frac{\sin^3{\theta_\mathrm{R}}}{2-3\cos{\theta_\mathrm{R}}+\cos^3{\theta_\mathrm{R}}}}

a kąty θA i θR oznaczają odpowiednio kąt zwilżania dla cieczy rozlewającej się i dla cieczy cofającej się.

Przypisy

  1. Peter W. Atkins: Chemia fizyczna. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2001, s. 150. ISBN 83-01-13502-6.

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]