В каком случае жидкость смачивает поверхность твердого тело

Кратко: жидкость смачивает поверхность твердого тела тогда, когда адгезионные силы между жидкостью и поверхностью достаточно велики по сравнению с когезийными силами внутри самой жидкости. Это выражается через контактный угол θ между жидкостью и поверхностью: чем меньше θ, тем сильнее смачивание. Подробно (шаги и понятия): 1) Что такое смачивание - Смачивание означает, что жидкость расползается по поверхности вместо того, чтобы образовывать отдельные капли. - Визуально это соответствует малому контактному углу θ между жидкостью и поверхностью (измеряют внутри жидкости). 2) Контактный угол и закон Юнга - Контактный угол θ связан с тремя поверхностными энергиями: γSV (поверхностное натяжение твердого тела над паром), γSL (поверхностное натяжение твердо-жидкого), γLV (поверхностное натяжение жидкость–пар). - Закон Юнга: γSV = γSL + γLV cos θ. - Если θ < 90°, cos θ > 0, жидкость смачивает поверхность (частичное смачивание). - При θ близком к 0° наблюдают полное смачиваение (жидкость растекается по всей поверхности). 3) Альтернативная форма Criteria (смачивание через spreading parameter) - Spreading parameter S = γSV − γSL − γLV. - Если S > 0 — полное смачивание (поверхность полностью отделяется в пользу жидкостной пленки). - Если S < 0 — частичное смачивание (образуется капля, θ > 0° и обычно < 180°). - Если S = 0 — нейтральное смачивание. 4) Какие значения удобнее помнить - Умение оценивать по θ: - θ < 90°: жидкость смачивает поверхность частично (или полностью, если θ очень мал). - θ > 90°: поверхность не смачивается хорошо (капля держится в виде шара или прилично выпирает). - θ ≈ 0°: полное смачивание. - Примеры: - Вода на чистом стекле обычно имеет очень маленький θ (мало того, вода любит стекло) → смачивает хорошо. - Вода на жирной или гидрофобной поверхности (например, на воске) имеет θ > 90° → смачивание слабое или отсутствует. 5) Как применить на практике - Если известны γSV, γSL, γLV, можно найти θ по cos θ = (γSV − γSL) / γLV. Если полученное значение больше нуля и меньше либо равно 1, θ находится в 0°–90°, и поверхность смачивается. - Если данные о энергиях неизвестны, можно наблюдать экспериментально: капля воды на поверхности и определить, образуется ли плоская оболочка или капля с высоким углом; по этому делать вывод о смачивании. Ответ на задачу: Жидкость смачивает поверхность твердого тела в случае, когда контактный угол θ между жидкостью и поверхностью меньше 90° (особенно близок к 0° при полном смачивании). Этого достигают, когда адгезионные силы между жидкостью и поверхностью сильнее когезионных сил внутри жидкости (или, по формулам, когда θ < 90° и/или когда S = γSV − γSL − γLV > 0).