18.02 Тепловые явления

При соприкосновении жидкости с поверхностью твёрдого тела или другой жидкости возникает явление смачивания.

Для воды явление смачивания мы наблюдаем постоянно. Летом на листочках кустов и деревьев можно рассмотреть капельки росы. Они имеют форму шариков (рисунок 1), хотя, если собрать капли в руки, то вода тут же растекается. Из-за воскового налёта, остающегося на засушенных растениях, вода не проникает в стога сена и соломы.

Рисунок 1

Если из пипетки капнуть воду на различные поверхности, то можно наблюдать, как вода растекается на чистом стекле или дереве, но собирается в капли на парафине или «жирной» поверхности.

Способность воды смачивать или не смачивать различные материалы зависит от того, какие силы притяжения больше: между молекулами воды или между молекулами воды и твёрдого тела. Если силы притяжения между молекулами воды и твёрдого тела больше, чем между молекулами воды, то вода будет растекаться по поверхности твёрдого тела, т.е. смачивать поверхность. Если же молекулы воды притягиваются друг к другу сильнее, чем к молекулам твёрдого тела, то вода на поверхности этого тела будет собираться в капельки. В этом случае говорят, что вода не смачивает поверхность твёрдого тела.

Степень смачивания характеризуется величиной краевого угла смачивания (θ), образованного поверхностью твёрдого тела с касательной, проведённой к поверхности жидкости из точки её соприкосновения с поверхностью (рисунок 2).

Рисунок 2

Если величина краевого угла меньше или равна 90° (угол острый), то происходит смачивание жидкостью твёрдой поверхности. Если величина краевого угла больше 90° (угол тупой), то твёрдая поверхность не смачивается жидкостью.

Из-за смачивания наблюдается искривление свободной поверхности жидкости в сосудах по линии соприкосновения с поверхностью сосуда (рисунок 3).

Рисунок 3

Значения краевого угла смачивания θ для некоторых сочетаний «жидкость – твёрдое вещество» приведены в таблице.