УСТАНОВКА И ПРОГРАММНЫЙ ИНТЕРФЕЙС ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КРАЕВОГО УГЛА СМАЧИВАНИЯ
11 сентября 2010РазумовскийД.С., ИшковА.В.*
Научныйруководитель:
СагалаковА.М.*
Алтайскийгосударственныйтехническийуниверситет, 656038, Россия, г. Барнаул, пр. Ленина, 46, *Алтайскийгосударственныйуниверситет, 656049, Россия, г. Барнаул, пр. Ленина, 61
Количественной мерой смачивания служит краевой угол между смачиваемой поверхностью и касательной к искривленной поверхности жидкости в точке соприкосновения твердое-жидкость-газ (множество этих точек называется линией трех фазного контакта)
Рис. 1. КраевойуголΘ каплижидкости (Ж) натвердой поверхности (Т); третьяфаза–газ (Г)
Главной идеей в капиллярной теории Юнга-Лапласа является следующее положение: краевой угол определяется конкуренцией двух сил, дейст вующих на ЛТК. Одна сила – это притяжение моле кул жидкости к ближайшим молекулам жидкости на поверхности капли. В расчете на единицу длины ЛТК это сила поверхностного натяжения жидкости. Другая сила создается притяжением тех же моле кул ЛТК к ближайшим на поверхности твердое те ло-газ. Эта сила направлена вдоль поверхности твердого тела во внешнюю сторону от ЛТК. Юнг назвал ее силой адгезии (adhesion – прилипание).
Равновесный краевой угол Θ0 находят из условия
механического равновесия на ЛТК.
|
о |
В более общей форме равновесный краевой угол был определен Гиббсом термодинамическим методом, исходя из условия минимальности сво бодной энергии трехфазной системы твердое тело – жидкость – газ.
|
О‘ |
|
о\ |
cosΘ0 =
где отг,отж,ожг
- удельные энергии поверхно стей контакта фаз твердое тело-газ, твердое тело-жидкость, жидкость-газ соответственно.
Существующие современные методы опреде ления краевого угла смачивания основываются на измерении угла касательной проведенной «вруч ную» в точке раздела трех фаз (твердое-жидкость-газ) определенной “на глаз” [1].
Нами создана автоматизированная установка для определения краевого угла, а также разрабо-тан программный интерфейс для получения экспе риментальных данных и их последующей обработ ки [2, 3]. Данная установка позволяет производить измерение краевого угла, а также температуру ис следуемого объекта.
Рабочая часть установки, смонтированная на оптической скамье, позволяет проводить исследо вания в области температур 25–200 °С.