《固液界面》PPT課件

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1、第六章固液界面2021/9/301第六章固液界面固液界面的產(chǎn)生：暴露在空氣中的固體會吸附氣體，此時再與液體接觸，若所吸附的氣體被排開，則此時產(chǎn)生固液界面潤濕（wetting）現(xiàn)象:水在清潔玻璃表面上鋪展開——潤濕葉片上的水珠，玻璃上的水銀——不潤濕潤濕作用：用液體取代空氣，將固氣表面接觸代之以固液接觸的過程。液體在什么條件下可潤濕固體？怎樣改變液體和固體的潤濕性質(zhì)滿足人們的需要？第六章固液界面6.1潤濕過程潤濕過程可分為三類：粘濕（粘附潤濕adhesion）,浸濕(immersion)，鋪展(spreading)2021/9/302第六章固液界面6.1.1粘濕第六章固液界面概念：變液

2、氣界面和固氣界面為固液界面的過程能量：-ΔG=Wa=γsg+γlg－γsl，Wa為粘附功恒溫條件下，Wa≥0（或ΔG≤0）是發(fā)生粘濕的條件。Wa越大，體系越穩(wěn)定，固液界面結(jié)合得越牢。任何使γsl減小的作用因素都可增大發(fā)生粘濕的傾向并增加粘附的牢度。2021/9/303第六章固液界面6.1.2浸濕概念：固體浸入液體，固氣表面為固液界面所代替的過程。能量：-ΔG=Wi=γsg-γslWi為浸潤功。其大小可以反映液體在固體表面上取代氣體的能力第六章固液界面6.1.3鋪展能量：-ΔG=S=γsg-γsl-γlgS：鋪展系數(shù)恒溫恒壓條件下，S≥0時，液體可以在固體表面上自動展開。由于浸潤功Wi

3、=γsg-γsl所以S=Wi-γlg要S>0，則必須要浸潤功Wi>γlg2021/9/304第六章固液界面6.1.4潤濕過程的比較粘濕Wa=γsg-γsl+γlg≥0浸濕Wi=γsg-γsl≥0鋪展S=γsg-γsl-γlg≥0對一個體系而言：Wa（粘附功）>Wi（粘附張力或浸潤功）>S(鋪展系數(shù))若S≥0,則Wi和Wa必大于0，即凡能鋪展的必定能浸潤與粘濕，但能浸潤與粘濕的不一定能鋪展。通常用S作為系統(tǒng)潤濕程度的指標(biāo)。上列三個過程都涉及粘附張力（浸潤功）Wi=A=γsg-γsl顯然γsg越大，γsl越小，差值越大，越有利于潤濕γlg對三種潤濕貢獻(xiàn)不同：對粘濕，γlg大有利對浸濕，γ

4、lg不起作用對鋪展，γlg小有利第六章固液界面2021/9/305第六章固液界面6.2Young方程和潤濕接觸角6.2.1Young方程和潤濕接觸角θ將液體滴于固體表面上，液體或鋪展而覆蓋固體表面,或形成一液滴停于其上。當(dāng)液滴滴到固體表面上時，所形成的形狀用接觸角來描述。第六章固液界面2021/9/306第六章固液界面接觸角θ：在固液氣三相交界線上任意點O的液體的表面張力γlg與液固界面張力γsl間的夾角。平衡時三相點處各界面張力γsgγlgγsl一般服從或其中γlgγsl力圖使液滴收縮，γsg力圖使液滴展開以上兩式稱為Young方程（1805）或潤濕方程，是研究s-l潤濕的基礎(chǔ)第六

5、章固液界面2021/9/307第六章固液界面6.2.2潤濕性好壞的判據(jù)θ=0o鋪展（完全濕潤）(cosθ=1；γsg=γlg+γsl)，θ=180o完全不濕潤，液體在固體表面凝集成小球0o<θ<90o潤濕，且θ越小，潤濕性越好90o<θ<180o不濕潤（不完全潤濕）第六章固液界面2021/9/308第六章固液界面6.2.3接觸角與濕潤過程的能量將Young方程γsg-γsl=γlgcosθ代入Wa=γsg-γsl+γlgWi=γsg-γsl=AS=γsg-γsl-γlg得：Wa=γlg(cosθ+1)A=Wi=γlgcosθS=γlg(cosθ-1)只要已知液體的表面張力與接觸角θ，

6、即可算得Wa，A和S根據(jù)Young方程也可知：γlg↘，θ↘，潤濕性增大第六章固液界面2021/9/309第六章固液界面Wa=γlg(cosθ+1)≥0，θ≤180o附著A=Wi=γlgcosθ≥0，θ≤90o浸濕S=γlg(cosθ-1)=0，θ＝0o鋪展第六章固液界面2021/9/3010第六章固液界面6.2.4接觸角滯后概念：固液界面取代固氣界面與固氣界面取代固液界面后形成的接觸角不相同的現(xiàn)象。前進(jìn)角θa：固液界面取代固氣界面后形成的接觸角后退角θr：固氣界面取代液氣界面后形成的接觸角例：水在某些礦物上的θa和θr之差可達(dá)50度。水銀在鋼上的θa與θr之差可達(dá)150度原因：表面

7、不平和表面不均勻及測定技術(shù)不當(dāng)。污染是導(dǎo)致表面不均勻的一個主要原因。第六章固液界面2021/9/3011第六章固液界面第六章固液界面2021/9/3012第六章固液界面6.2.5粗糙度與潤濕接觸角的關(guān)系——Wenzel方程平滑表面的潤濕方程：當(dāng)潤濕方程應(yīng)用于具有一定粗糙度r的表面時應(yīng)加以校正：粗糙表面的接觸角余弦函數(shù)的絕對值總是比平滑表面的大：第六章固液界面θ小于90’時，表面粗化將使θ變小。對于可以潤濕的體系，固體表面粗化時體系的潤濕性更好；θ大于90‘