Как определить краевой угол смачивания?

[аем]

Подскажите как в домашних условиях можно определить краевой угол смачивания водой? Интеренсуют углы смачивания угля и резины.

[toluoil]

Подскажите как в домашних условиях можно определить краевой угол смачивания водой? Интеренсуют углы смачивания угля и резины.

 

 

I вариант – точный, но трудоемкий. Оборудование: штатив (фотографич. или химический); цифр. фотоаппарат с возможностью макросъемки; маленький шприц (до 1-2 мл); дистиллированная вода

 

1. Нанести на поверхность образца каплю дистилл. воды шприцем (обхватив теплой ладонью резервуар почти пустого шприца – капля выползет сама).

2. Сфотографировать на цифр. ф/аппарат в режиме "макро" изображение капли (оптическая ось аппарата должна быть продолжением плоскости образца - т.е. съемку вести с уровня образца. Образец расположен горизонтально! Аппарат укреплен на штативе - можно химическом ). При этом объем капли должен быть не более нескольких куб. миллиметров (диаметр ок. 2мм) - капля в этих условиях будет предст. собой сферический сегмент. (Проделать п. 2 как можно быстрее - капля испаряется!).

3. Измерить на изображении высоту и ширину основания капли (можно прямо в пикселах!). Для краев. угла большего 90 град., потребуется еще один параметр - диаметр капли.

4. Рассчитать по формулам для сфер. сегмента величину КУС (формулы можно найти в справочниках по математике).

 

При тщательной работе и параллельных измерениях погрешность составит доли градуса.

 

II вариант – менее точный, но более простой в исполнении. Оборудование: фильмоскоп (диапроектор); лист белой бумаги; карандаш; маленький шприц (до 1-2 мл); дистиллированная вода

 

1.В проектор вместо (можно вместе с ) рамки пристроить тестовый образец. Образец должен быть расположен горизонтально! Нанести на образец каплю воды.

2.Получить четкое изображение капли на листе белой бумаги, укрепленном на вертикальной плоскости. Потренироваться в быстром зарисовывании контура капли. Далее настройки проектора не менять!

3.Теперь то же самое проделать с рабочим образцом. Как можно быстрее зарисовать контур капли – капля испаряется, причем гораздо быстрее, чем в предыдущем варианте (нагрев лампой!).

Расчеты вести по тем же параметрам, что и для предыдущ. способа. Погрешность – не менее 1 градуса.

 

Желательно эксперименты проводить при невысокой относительной влажности (не более 40-50%) – иначе получаемый КУС может быть ниже «истинного» до 10 град. Есть вопросы - задавайте. Успехов!

[los_911]

Будьте добры выложить формулу с помощью которой считать этот угол, зная измеренные в первом методе парамметры. Не могу найти.

[arkansas]

Будьте добры выложить формулу с помощью которой считать этот угол, зная измеренные в первом методе парамметры. Не могу найти.

Я б сказал, что угол смачивания лучше считать непосредственно из фотографии профиля капли. Введя систему координат х-у (х - ось, лежащая на поверхности, у - ось перпендикулярно поверхности), можно по фотографии найти предел отношения приращений Δу/Δх профиля капли, когда у стремится к нулю. Это можно легко автоматизировать, написав обработчик изображения в Matlab'е и считая приращения расстояний по пикселям.

Если же определение краевого угла - не конечная цель, а дальше нужно определять поверхностное натяжение на границе атмосфера-капля, тогда без краевого угла можно обойтись. В этом случае нужно мерить расстояние по экватору капли (d_e) и от экватора до вершины (d_s). Величина S=d_s/d_e функционально зависит от величины H=β(d_e/b )², где b - радиус кривизны, β - критерий Бонда, равный отношению сил выпрямляющих и искривляющих поверхность. Их взаимозависмость табулирована (см. статью ниже). Тогда поверхностное натяжение будет равно γ=Δρgd_e²/H, где Δρ - разность плотностей соответствующих фаз, g - ускорение свободного падения. В монографии Адамсона об этом хорошо написано. Если позволяют аналитико-программистские возможности, можно никакие расстояния не измерять, а сразу вычислить поверхностное натяжение непосредственно из профиля капли, апроксимированного некоторой функцией, по уравнению Юнга-Лапласа в дифференциальном виде (ур-е II-12 из Адамсона-Гаста).

Stauffer65.pdf

Изменено 19 Октября, 2011 в 02:48 пользователем arkansas

[Pearls5]

I вариант – точный, но трудоемкий. Оборудование: штатив (фотографич. или химический); цифр. фотоаппарат с возможностью макросъемки; маленький шприц (до 1-2 мл); дистиллированная вода

 

1. Нанести на поверхность образца каплю дистилл. воды шприцем (обхватив теплой ладонью резервуар почти пустого шприца – капля выползет сама).

2. Сфотографировать на цифр. ф/аппарат в режиме "макро" изображение капли (оптическая ось аппарата должна быть продолжением плоскости образца - т.е. съемку вести с уровня образца. Образец расположен горизонтально! Аппарат укреплен на штативе - можно химическом ). При этом объем капли должен быть не более нескольких куб. миллиметров (диаметр ок. 2мм) - капля в этих условиях будет предст. собой сферический сегмент. (Проделать п. 2 как можно быстрее - капля испаряется!).

3. Измерить на изображении высоту и ширину основания капли (можно прямо в пикселах!). Для краев. угла большего 90 град., потребуется еще один параметр - диаметр капли.

4. Рассчитать по формулам для сфер. сегмента величину КУС (формулы можно найти в справочниках по математике).

 

При тщательной работе и параллельных измерениях погрешность составит доли градуса.

 

II вариант – менее точный, но более простой в исполнении. Оборудование: фильмоскоп (диапроектор); лист белой бумаги; карандаш; маленький шприц (до 1-2 мл); дистиллированная вода

 

1.В проектор вместо (можно вместе с ) рамки пристроить тестовый образец. Образец должен быть расположен горизонтально! Нанести на образец каплю воды.

2.Получить четкое изображение капли на листе белой бумаги, укрепленном на вертикальной плоскости. Потренироваться в быстром зарисовывании контура капли. Далее настройки проектора не менять!

3.Теперь то же самое проделать с рабочим образцом. Как можно быстрее зарисовать контур капли – капля испаряется, причем гораздо быстрее, чем в предыдущем варианте (нагрев лампой!).

Расчеты вести по тем же параметрам, что и для предыдущ. способа. Погрешность – не менее 1 градуса.

 

Желательно эксперименты проводить при невысокой относительной влажности (не более 40-50%) – иначе получаемый КУС может быть ниже «истинного» до 10 град. Есть вопросы - задавайте. Успехов!

А есть ли ГОСТ на определение краевого угла смачивания, в университете мы определяли КУС по 2 варианту на тканях и пленках, а на работе я не могу сослаться на негостированную методику...

Изменено 3 Марта, 2015 в 09:07 пользователем Pearls5