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第二章潤(rùn)濕過(guò)程闡述

 潤(rùn)濕過(guò)程

 潤(rùn)濕過(guò)程分為三類，既在日常生活中經(jīng)常遇到的沾濕、浸濕和鋪展。

（一）沾濕（adhesion wetting）

當(dāng)將一滴水滴到固面上時(shí)，液體與固體接觸過(guò)程中，固—液界面逐漸取代液—氣界面和氣固界面（圖6—1），這一過(guò)程稱為沾濕。在恒溫恒壓條件下沾濕過(guò)程中的自由能變化：

式（1—1）

式中γ為界面張力；—W a為黏附功，其值相當(dāng)于把單位面積的液—固界面分開(kāi)成為氣—液和氣—固液面的最大功(圖6—2)。顯然只有當(dāng)Wa＞0時(shí)，即ΔGT.p＜0時(shí)，沾濕過(guò)程才是自發(fā)的。

圖 1—1 固—液界面取代液—氣界面和氣—固界面的過(guò)程

將單位截面液柱分開(kāi)如（圖1—3）創(chuàng)造兩個(gè)新的氣—液界面的內(nèi)聚功—Wc的定義：

Δγ＝2γg1＝—Wc（1—2）

        圖1—2 液—固分離與黏附功圖  1—3 液體分離與內(nèi)聚功

黏附功和內(nèi)聚功的數(shù)值分別是固—液分子間作用力和相同液體分子間作用力大小的標(biāo)志。

（二）浸濕（immersion wetting）

圖1—4示出固體浸入液體的潤(rùn)濕過(guò)程，即浸濕。在恒溫恒濕條件下，浸濕過(guò)程中自由能變化：

ΔGT,p＝γgs—γls＝－Wi        （1—3）

—Wi稱為浸濕功，當(dāng)然只有當(dāng)Wi＝γ1s—γgs＞0，則△GT,p＜0時(shí)，過(guò)程才是自發(fā)的。

圖 1—4

     （三）鋪展（spreading）

液體在固面上的鋪展系數(shù)S定義及鋪展條件為（圖1—5）

                    S=γgs—γls=—W    (1—4)

鋪展條件也可表示為：S= —Wa—（—Wc）≥0（1—5）

                         —Wa≥—Wc

式（1—5）清楚的說(shuō)明，只有固液間黏附功大于或等于液體內(nèi)聚功時(shí)鋪展才有可能。從分子間力考慮，只有當(dāng)液固分子間力大于或等于液體分子間力時(shí)，液體才能在固面上鋪展。