Cтраница 4
Формула ( 111 58) позволяет рассчитать массу жидкости, которая удерживается единицей площади наклонной поверхности. Из формулы ( III, 58) следует, что масса жидкости, удерживаемой наклонной поверхностью, зависит от гистерезиса краевого угла. [46]
Гистерезисом смачивания называют способность жидкости образовывать при контакте с твердым телом несколько устойчивых ( метастабильных) краевых углов, отличных по значению от равновесного. Например, краевой угол натекания в образованный при нанесении капли жидкости на твердую поверхность, оказывается значительно больше краевого угла оттекания 00, который возникает при приведении в контакт пузырька воздуха с той же поверхностью, находящейся в данной жидкости. Гистерезис краевого угла наглядно проявляется, если поверхность твердого тела с нанесенной на нее каплей наклонена: при этом угол в нижней части капли дп оказывается значительно больше угла в верхней части капли 0 на рис. III-14. Гистерезис смачивания может быть связан с адсорбцией загрязнений на поверхности, ее химической неоднородностью и другими факторами. [47]
Если отрывающая сила достаточно велика, а сила адгезии больше когезии пузырька, то отрыв основной части пузырька от частицы может произойти с образованием остаточного пузырька. Термодинамический анализ показывает, что такой отрыв возможен, когда краевой угол превышает 90, хотя флотационный процесс реализуется при существенно меньших краевых углах. Соотношение между когезией и адгезией зависит также от гистерезиса краевого угла. Гистерезис, как уже отмечалось, способствует образованию контура закрепления. [48]
На микроуровне фильтрация газированных жидкостей ( нефти с одним или несколькими пузырьками газа) была исследована сотрудниками Института физической химии АН СССР - проф. При этом в гидрофильных капиллярах ( диаметром до 10 мкм) фильтрация подчинялась закону Дарси, а в тех же гидрофобизированных капиллярах наблюдалась нелинейная фильтрация, хотя не были зафиксированы градиенты давления и соответственно условия состояния поверхности, при которых фильтрация отсутствовала. При этом было установлено, что нелинейность определяется гистерезисом краевого угла смачивания: разностью косинусов отступающего и наступающего краевых углов. [49]
Помимо существования поверхностных лужиц гистерезис краевого угла может иметь альтернативную или по крайней мере дополнительную причину. В то время как гель макроскопически относительно твердый, он совершенно подобен жидкости в микроскопических ячейках своей сетки. Вопрос заключается в следующем: почему поверхность раздела жидкость - жидкость ( аквагель - органическая жидкость) проявляет гистерезис. Предполагаемое объяснение [9] состоит в том, что отсутствие подвижности большого масштаба, характерное для поверхности геля, препятствует продвижению фронта краевого угла без трения, поскольку ему приходится преодолевать периодические барьеры. Существует аналогия между этим примером и поверхностью раздела вода - полимер, состоящая в наличии макроскопической жесткости, но относительной подвижности на молекулярном уровне. В этом случае гистерезис краевого угла рассматривается как явление топологическое и реологическое, а не связанное с гетерогенностью поверхности. [50]