《工科化學(xué)》課件05材料12章3－4

2023/10/111第三節(jié)潤(rùn)濕現(xiàn)象——接觸角和楊氏方程●定義潤(rùn)濕(wetting)固體(或液體)表面的氣體被液體取代的過(guò)程接觸角(contactangle)

固-液界面的水平線與氣-液界面在O點(diǎn)的切線之間夾角，又稱潤(rùn)濕角●楊氏方程形式

s-g=

s-L+

L-gcos

或

s-g

s-L

g-L

O

B

g-L

O

s-L

s-g

2023/10/112

討論(1)

=90，G=0，系統(tǒng)處于潤(rùn)濕與否的分界線(2)

＞90，G＞0，不潤(rùn)濕。例，荷葉上的小液滴呈球形(3)

＜90，G＜0，潤(rùn)濕。例，潔凈玻璃上的水滴(4)cos

=(

s-g-

s-L)/

L-g1。數(shù)學(xué)上不可能，實(shí)際可能，是最高層次的潤(rùn)濕情況——鋪展。楊氏方程不再適用結(jié)論楊氏方程適用的條件：(

s-g-s-L)/

L-g1。在此范圍內(nèi)，可用

衡量潤(rùn)濕性能的優(yōu)劣：

＞90，不潤(rùn)濕，

＜90，潤(rùn)濕；

愈大，潤(rùn)濕性能愈差，

愈小，潤(rùn)濕性能愈好；

=180，完全不潤(rùn)濕，

=0或不存在，則為完全潤(rùn)濕。

液體在不互溶的另一種液體表面的潤(rùn)濕情況可類似處理2023/10/113●三種不同的潤(rùn)濕類型——沾濕(adhesivewetting)

Ga=

s-L-(

s-g+

L-g)——浸濕(immersionwetting)

Gi=

s-L-

s-g——鋪展(spreading)

Gs=

s-L+

L-g-

s-g——結(jié)論對(duì)指定的系統(tǒng)，沾濕最易進(jìn)行，屬最低層次的潤(rùn)濕；鋪展屬最高層次的潤(rùn)濕。對(duì)于某個(gè)指定系統(tǒng)，在一定T、p下，若能發(fā)生鋪展，必能進(jìn)行浸濕，更易進(jìn)行沾濕2023/10/114第四節(jié)彎曲液面的一些現(xiàn)象一、彎曲液面的附加壓力——拉普拉斯方程

pg

pg

Pg

p

ppL

pL

pLa水平液面b凸液面c凹液面圖12.5彎曲液面附加壓力示意圖可見，不論凸液面(如氣體中小液滴)還是凹液面(如液體中小氣泡)，

p的方向皆指向球心

ppL

ppL2023/10/115

pL小液滴(r)液體◎pg●定義

p=pL-pg

●拉普拉斯(Laplace)方程系統(tǒng)Wr’=pLdV-pgdV=pdV=

dA,，或p=

dA/(dV)

p=2

/r●討論對(duì)于空氣中的氣泡，p=4

/r

對(duì)凸液面：p＝(pL—pg)＞0，

p

為正值，r＞0對(duì)凹液面：p＝(pL—pg)＜0，

p

為負(fù)值，r＜02023/10/116二、毛細(xì)現(xiàn)象●公式cos

=R/r

r

h

R2023/10/117三、亞穩(wěn)定狀態(tài)和新相的生成（一）微小液滴的飽和蒸氣壓——開爾文方程●公式推導(dǎo)（2）G2lmo1：飽和蒸氣(p)1mo1：飽和蒸氣(pr)

Ⅰ,GⅠ（1）G1

Ⅱ，GⅡ

G3

（3）1mo1：液體(p，平面)1mo1：小液滴(pr,r)途徑Ⅰ三步：G1＝0，G2=

Vmdp=RTln(pr/p)，G3＝0途徑Ⅱ直接一步：GⅡ＝Vm(L)dp=Vm(L)?p=2Vm(L)/r2023/10/118●討論凸液面例，小液滴，r＞0，pr＞p：小液滴(或凸液面)的飽和蒸氣壓大于平液面的飽和蒸氣壓凹波面例，液體中的氣泡，r＜