Іі.12 Явища змочування і незмочування

Рідина при контакті з твердим тілом може змочувати його поверхню або не змочувати.

Змочування відбувається тоді, коли сила притягання між молекулами рідини і молекулами твердого тіла більша, ніж сила притягання між молекулами рідини. Незмочування– коли сила притягання між молекулами рідини більша, ніж сила притягання між молекулами рідини і молекулами твердого тіла.

Одна й та ж рідина одні тверді тіла змочує, а інші не змочує.

Ступінь змочування характеризують крайовим кутом змочування.

Крайовим кутом змочування  називають кут між поверхнею твердого тіла і дотичною до поверхні рідини в місці її дотикання з твердим тілом (рис.ІІ.6).

Рис. ІІ.6

При повному змочуванні  = 0, а при повному незмочуванні = 180.

Числові значення для різних рідин, що контактують з різними твердими тілами, наводяться в довідкових таблицях.

Іі.І3 Додатковий тиск під викривленою поверхнею рідин

Поверхня рідин в посудинах внаслідок змочування – ввігнута, а внаслідок незмочування – випукла. Якщо поверхня рідини ввігнута, то результуюча сила , що діє на найнижчі молекули з боку сусідніх молекул поверхні направлена вверх (при випуклій поверхні – вниз) (рис.ІІ.7). Ця сила, напрямок і величину якої знаходять, користуючись правилом паралелограма, обумовлює додатковий тиск , що у випадку ввігнутої поверхні направлений протилежно атмосферному тиску і гідростатичному тиску рідини.

Рис. ІІ.7

Для сферичних поверхонь рідин Лаплас установив:

Додатковий тиск прямо пропорційний коефіцієнту поверхневогонатягу і обернено пропорційний радіусуR кривизни поверхні.

. (ІІ.16)

Цей вираз називають формулою Лапласа. Знак "+" – для ввігнутої поверхні, „ – ” – для випуклої поверхні вказує на те, що в першому випадку додатковий тиск направлений назовні рідини, а в другому – всередину.

Іі.14 Капілярні явища. Формула Жюрена

Капілярами називають посудини з дуже малими діаметрами.

При дуже малих радіусах капілярів вся поверхня рідини викривлена (у випадку змочування меніск ввігнутий, а при незмочуванні – випуклий) і радіус кривизни Rможе бути дуже малим, що обумовлює достатньо великий додатковий тиск Δр (згідно з формулою ІІ.16). Цей тиск піднімає рідину в капілярі при ввігнутому меніску і опускає при випуклому відносно її рівня в резервуарі, з яким з’єднаний капіляр (рис.ІІ.8).

Підняття рідини припи-няється, коли додатковий тиск Δр =стає рівним гідро-статичному тискур_г=, тобто при умові:

=

де ρ – густина рідини, h – висота піднят-

тя рідини, g – прискорення вільного падіння. Рис. ІІ.8

Звідси:

. (ІІ.17)

Врахуємо, що кут (рис.ІІ.8) дорівнює крайовому куту змочування θ (як кути, утворені взаємоперпендикулярними сторонами). Тоді:, аі формула (ІІ.17) набуває вигляду:

, (ІІ.18)

де r – радіус капіляра.

Це рівняння називають формулою Жюрена, який вперше отримав його. Користуючись нею можна визначити висотуhпідняття рідини в капілярі (наприклад, в стеблі рослини), а значить і можливу висоту, до якої вона може вирости, якщо відомі значенняr, α,(r для різних речовин, зазвичай, відомі, як і значення, а значенняα легко знайти експериментально).