Явления на границе трехфазной системы. Краевой угол. Мениски, их виды и характеристика

Если взять жидкость в сосуде, то стенка сосуда (1), сама жидкость (2) и газ над
жидкостью (3) сразу образуют систему из jpex фаз «жидкость-газ-твердое тело».
В точке «А» у стенки сосуда, на молекулу жидкости будут действовать три силы
поверхностного натяжения: «

1.горизонтальная сила «р2з» на границе жидкости и газа

2. верхневертикальная сила «Fn» на границе твердого тела и газа

3. нижневертикальная сила на границе твердого тела и жидкости «Fi2».
Все эти силы направлены по касательной к поверхностям раздела

Если все силы по модулю (абсолютному значению) равны между собой, то поверхность жидкости у точки «А» будет горизонтальной. Это соответствует условиям:

Fl3 ~ F23 - F]2 <Пз = О23⁼ On

Если поверхностная сила «Ри» будет больше нижневертикальной силы «Fi2», то молекулы жидкости из точки «А» будут перемещаться вдоль стенки вверх до тех пор, пока верх не вертикаль нал сила «F^» не уравновесится силами «Fi2»H «F23». При этом условиями равновесия будут соотношения:

Fi3 = F|2 + F₂3 • Cos5

При этом поверхность жидкости около стенки станет искривленной, вогнутой. Угол искривления поверхности жидкости около стенки называется краевой угол. Он обозначается символом «5» (дельтамалая) и всегда отсчитывается изнутри жидкости (рис.4).

условие ri3 .-> Г12 шначас!, чш иилы принижении между молекулами жидкости и стенки сосуда больше, чем силы притяжения между самими молекулами жидкости. Такие жидкости называются смачиваемыми. Для смачивающих жидкостей краевой угол всегда меньше 90° (или п/2). Чем больше жидкость является смачивающей, тем более острым является краевой угол.

Если нижневертикальная сила «Fi2» будет больше верхневертикальной силы «Fu», то молекулы жидкости из точки «А» будут перемещаться вдоль стенки вниз до тех пор, пока нижневертикальная сила «Fi2» не уравновесится силами «F^» и «F23». При этом условиями равновесия будут соотношения:

Fi2=Fn + Р₂з • CosS При этом поверхность жидкости около стенки тоже станет искривленной, но выпуклой

j vjiu.ni'n. I Yi'' I IS»jjiicnt*vi, fiL\j weujjb njjir» i Л/1ХЧ.ППЛ mv,/ivAj ivujjiwjv^ Jiaivin лчмдлич,!*! lhjjid

чем между молекулами жидкости и стенки сосуда.

Такие жидкости называются несмачивающими. Для них краевой угол всегда больше

90° (п/2). Чем более несмачивающей является жидкость, тем более тупым является

краевой угол.

Мениском называется искривленная поверхность жидкости. Если искривление будет

только около стенки жидкости, то мениск называется неполным. Если искривление

происходит по^всей поверхности жидкости, то мениск будет полным. Если

искривленная поверхность является сферой, то мениск называется сферическим. Если

искривленная поверхность является цилиндром, то мениск будет цилиндрическим. Дл

смачивающих жидкостей мениск является вогнутым, а для несмачивающих -

выпуклым.

Полные сферический и цилиндрический мениски являются типичными. Мениски

япугого вила называются атипическими.

Цилиндрический выпуклый полный мениск