液体在固体表面的润湿课件

第三章 液体在固体表面的润湿作用第一节 润湿作用 润湿（广义）：表面上的一种流体被另一种流体所取代的过程称之为润湿。润湿（狭意）：固体表面上所吸附的气体被液体取代的现象，此时，固气表面消失，而重新形成固液界面，此时，体系吉布斯自由能变化自然将相伴发生。润湿（热力学）:固体与液体接触后，体系（固液）的吉布斯自由能降低时，称之为润湿。一、沾湿 将气液界面与气固界面，转化为液固的界面的过程。在恒温恒压下，这个过程中体系自由能的变化为：当体系自由能降低时，它向外所做的功为 gsgllsGlsgsglaW Wa0是液体沾湿固体的条件二、浸湿 是将气固界面转变为液固界面的过程，而液体表面在这个过程中没有变化。在恒温恒压下，设润湿面积为一个单位面积，此时，体系吉布斯自由能降低或对外做功分别为：gslsGlsgsiWWi0是液体浸湿固体的条件。它的大小可以作为液体在固体表面取气体能力的量度。在润湿作用中，也用它来表示对抗液体表面收缩的浸湿能力，所以又称为粘附张力，用A表示。三、铺展 是表示当液固界面取代气固界面的同时，气液界面也扩大了同样的面积。在恒温恒压下当铺展面积为1个单位时，体系吉布斯自由能的降低或对外所做的功分别用下式表示：式中，S为铺展系数，当S0时，液体可以在固体表面上自动铺展 gllsgsS第二节 接触角与润湿方程接触角：即在固液气三相交点处作气液 界面的切线，此切线与液固交界线之间的夹角就是接触角。1805年，Young首先提出，将接触角的问题当作平面固体上的液滴在三个界面张力作用下的平衡来处理：将上式分别代入下面三个方程式中lsgsglaW)cos1(glaWlsgsiWcosgliWgllsgsS)1(cosglS第三节 固体表面的润湿性质低表面能表面：O I Br Cl H-F(2)附有表面活性物质分子层的玻璃或金属的表面显示低能表面的性质，说明决定固体润湿性质的是表面原子或原子团的性质及排列情况，而与内部结构无关。（3）是固体的特征值，与液体的关系不大二、高能表面的润湿和自憎自憎：表面张力较低的液体吸附在高能表面上，形成C-H基朝向空气的表面膜，使高能表面变成低能表面，临界表面张力低于液体表面张力，液体不能在固体表面膜上铺展的现象。第四节 接触角的测定一、角度测量法1、观察测量法：观察液滴或气泡外形，可以通过将影像放大或显微镜观察，也可以进行摄影，然后作切线，测量其角度。特点：方法简单，但切线不易作准确 2、斜坡法：当固体板插入液体时，在三相交界处总是有保持一定角度的接触角。但是只有当固体板面与液面所夹的角度和接触角相等时，液面才会一直平伸到三相交界处，如上图所示，这时液面没有出现弯曲不平。特点：没有必要作切线，但用液量最大 3、反射光法：用强的细缝光源，照射在三相交界处，并转动其入射光方向，当反射光刚好沿着固体表面进行时，观察者可以见到反射光。因此可以根据入射光与反射光的交角2 计算接触角。特点：此方法只适合于 的情况。0902二、长度测量法三、重量测定法第五节 润湿作用的应用一、润湿作用在采油中的作用二、润湿作用在防水材料中的应用三、选矿四、染色处理