wymagania9 bmp

tzn.

trzech faz

Rys. 2. Schemat działania sil napięcia powierzchniowego na granicy rozdziału

(5.10)

Ust.g. — tfst.C. + CJc.g. COS0,

gdzie: 0 oznacza kąt zwilżania, tj. kąt między kierunkami działania sil tfgt.c. oraz (Jc,g,*

Po przekształceniu:

(5.11)

Ciecz zwilża ciało stałe wtedy, gdy 0 < 90°, czyli cos © > 0. Oznacza to, że warunkiem zwilżania jest: o_st.g. > <*st.c.-

Zwilżanie ciała stałego przez ciecz umieszczoną w rurkach (lub szczelinach kapilarnych) jest przyczyną tworzenia się menisków wklęsłych, natomiast — niezwilżanie — wypukłych. Konsekwencją tworzenia się menisków są tzw. zjawiska kapilarne. Polegają one na wznoszeniu się cieczy w przypadku menisku wklęsłego oraz opadaniu w przypadku menisku wypukłego.

Bezpośrednią przyczyną zjawisk kapilarnych jest samorzutne powstawanie ciśnienia dodatkowego po wewnętrznej stronie wygiętej powierzchni granicznej. (Stosowana jest również nazwa — ciśnienie pęcherzykowe). Ciśnienie to jest zawsze skierowane do środka krzywizny powierzchni.

Istnienie ciśnienia dodatkowego można uzasadnić następująco: Powierzchnia menisku zachowuje się tak jak wygięta błona gumowa. Ma ona skłonność do zmniejszania swej powierzchni, tzn. do przybrania kształtu płaskiego. Z tego względu wypukła powierzchnia wywiera nacisk na niżej

Rys. 3. Działanie ciśnienia dodatkowego zakrzywionej powierzchni cieczy

leżące cząsteczki cieczy, natomiast powierzchnia wklęsła pociąga je za sobą. Sytuację taką ilustruje rys. 3.

Ogólny wzór na wielkość ciśnienia dodatkowego jest dosyć złożony. W przypadku, gdy powierzchnia ma symetrię kulistą o promieniu R, wzór ten upraszcza się do postaci:

2o

^P=R>

gdzie: p oznacza ciśnienie dodatkowe, równe różnicy ciśnienia po wklęsłej stronie powierzchni, a — napięcie powierzchniowe,

R. — promień kulistej powierzchni menisku.

Wzór 12 wyprowadzono przy założeniu, że 9 ss 0.

5.1.5. Metody oznaczania napięcia powierzchniowego

5.1.5.1. Metoda wzniesienia kapilarnego

Ciecz tworząca menisk wklęsły wznosi się w kapilarze na taką wysokość h, przy której ciśnienie hydrostatyczne słupa cieczy (h d g) zrównoważy ciśnienie dodatkowe:

Y = ^{h d} S-    (5-13)

gdzie: a oznacza napięcie powierzchniowe,

R — promień krzywizny powierzchni menisku, h — wysokość słupa cieczy w kapilarze, d — gęstość cieczy, g — przyspieszenie ziemskie.

125