Поверхностное натяжение: как правильно сформулировать?

[Сенаторов]

Уважаемые специалисты, требуется ваша консультация по корректности терминологии.

Суть: есть жидкость, которая не смачивает твердое тело.

Корректно ли утверждать:

"чем выше поверхностная энергия жидкости относительно смачиваемой поверхности, тем хуже ее растекание по этой поверхности"?

Применимо ли понятие "поверхностное натяжение" к поверхности, которая смачивается?

[Sovetnik]

Применимо ли понятие "поверхностное натяжение" к поверхности, которая смачивается?

Поверхностное натяжение является физическим параметром (характеристикой) только жидкости.

При контакте жидкости с твердой поверхностью для характеристики их взаимодействия (смачивания) используют другой параметр - краевой угол смачивания.

[Alvonen]

Уважаемые специалисты, требуется ваша консультация по корректности терминологии.

Суть: есть жидкость, которая не смачивает твердое тело.

Корректно ли утверждать:

"чем выше поверхностная энергия жидкости относительно смачиваемой поверхности, тем хуже ее растекание по этой поверхности"?

Применимо ли понятие "поверхностное натяжение" к поверхности, которая смачивается?

 

Поверхностное натяжение на границе двух фаз безусловно зависит от состава фаз, поэтому утверждение вполне корректное. Вообще, поверхностное натяжение характеризует энергию молекулы на границе раздела фаз по отношению к энергии в бесконечном удалении от границы, поэтому применимо не только к жидкости, но и к твердому телу и к газу и к плазме...

 

Краевой угол смачивания - мера проявления эффекта поверхностного натяжения в частном случае - для капли в поле тяготения на границе жидкость-твердое.

[Wergilius]

Поверхностное натяжение - характеристика границы раздела фаз. Не фазы, а именно границы раздела.

 

Поэтому не правильно говорить "Поверхностное натяжение воды", а правильно "Поверхностное натяжение на границе раздела вода-воздух, вода-твердое тело". То, что эта величина слабо зависит от свойств газа, это вопрос уже десятый.

 

Сам термин чаще всего используют, когда одна из фаз - жидкость (т.к. несжимаемая жидкость имеет постоянный объем, и не имеет формы, т.е. может изменять свою поверхность)

 

Соответственно, для каждой границы раздела фаз, величина поверхностного натяжения своя.

 

σ = dF/dS

 

σ - поверхностное натяжение, Дж/м²

 

F - избыточная энергия Гельмгольца поверхности, Дж

 

S - площадь поверхности, м²

 

Корректно утверждать: "чем выше избыточная поверхностная энергия границы раздела фаз жидкость-твердое тело , тем меньше смачивание т.е. тем больше краевой угол смачивания ( если угодно, меньше растекание по этой поверхности)"

 

А краевой угол смачивания и величина поверхностного натяжения - вещи взаимосвязанные. Если известна одна, можно найти другую

[sharpneedles]

используют другой параметр - краевой угол смачивания.

Нет, используют понятие работы адгезии фаз.

[Сенаторов]

"Чем больше соотношение между свободной поверхностной энергией склеиваемого материала и клея, тем лучше последний смачивает соединяемую деталь, растекаясь по поверхности и обеспечивая большую площадь контакта, а значит, надежное соединение. Если же поверхностная энергия материала равна или выше соответствующей величины клея, то последний просто не смачивает поверхность детали".

 

это цитата из журнала "Популярная механика" http://www.popmech.ru/article/2831-soedinit-navsegda/

 

Значит автор статьи тоже не корректно выражается?

[Wergilius]

"Чем больше соотношение между свободной поверхностной энергией склеиваемого материала и клея, тем лучше последний смачивает соединяемую деталь, растекаясь по поверхности и обеспечивая большую площадь контакта, а значит, надежное соединение. Если же поверхностная энергия материала равна или выше соответствующей величины клея, то последний просто не смачивает поверхность детали".

 

это цитата из журнала "Популярная механика" http://www.popmech.ru/article/2831-soedinit-navsegda/

 

Значит автор статьи тоже не корректно выражается?

 

С точки зрения теории избыточных величин Гиббса - не корректно:

 

1. Дж. В.Гиббс Термодинамика. Статистическая механика. М.: Наука 1982. 584 с.

2. Gibbs J.W. On the equilibrium of heterogeneous substances, Trans. Conn. Acad. Sci.,III, 343-524, 1878

 

Естественно, ничего против данного автора я сказать не хочу.

 

Все-таки это журнал "Популярная механика", а не "Теоретическая термодинамика", и даже не "Colloid Journal", "Journal of Surface Science"

[Сенаторов]

Хорошо, тогда вопрос следующий:

Необходимо запечатать пленку краской, т.е. краска должна смачивать пленку. Поверхностное натяжение краски 32 мН/м.

Каким термином можно охарактеризовать пригодность пленки к запечатвынию (смачиванию краской)?

И как сформулировать условие смачиваемости?

[Wergilius]

Поверхностное натяжение краски 32 мН/м.

Нет такого понятия "Поверхностное натяжение краски". Есть понятие поверхностное натяжение на границе краска-воздух (σ_кв), поверхностное натяжение на границе краска-пленка(σ_кп) ,воздух-пленка (σ_вп). Эти величины и надо сравнивать.

 

Краевой угол смачивания по уравнению Юнга зависит от значений этих величин.

 

cosθ = (σ_вп-σ_кп)/σ_кв

 

Это по теории.

 

По практике такие величины поверхностного натяжения не измеряют т.к. это трудно осуществимо.

 

Измеряют т.н. работу адгезии и поверхностное натяжение краска-воздух

 

W_a = σ_вп + σ_кв - σ_кп)

 

cosθ = (W_a - σ_кп)/σ_кп

[Сенаторов]

Значит условие запечатываемости (смачивания) будет выглядеть следующим образом:

если поверхностное натяжение на границе краска-воздух меньше, чем поверхностное натяжение на границе пленка-воздух, то краска будет смачивать пленку.

 

Это справедливо?

 

"Полезное практическое правило заключается в том, что поверхностная энергия материала должна быть как минимум на 10 Дин/см больше поверхностного натяжения краски. Так как если поверхностное натяжение краски больше, она будет образовывать капли. Поверхностное натяжение сольвентных красок обычно 28-30 Дин, в результате чего они хорошо работают иногда даже не необработанных или слабо обработанных полиолефинах. Уровень поверхностного натяжения большинства УФ-красок выше, так что и поверхностная энергия материала должна быть выше. УФ-краски обычно хорошо подходят для материалов с поверхностной энергией около 40 Дин"

 

ссылка: http://www.pechatnoedelo.ru/arc/04-18/artcl01.htm

 

Значит это тоже бред?

В голове моей какая-то каша. Уложить эти вещи по полкам не получается.