Способ определения краевого угла смачивания между жидкостями и твердыми телами

,с Ю области ских парадых тел, в раевого угрдого тала ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЯЬСТВУ(71) Специальное конструктонологическое бюро Донецкоготехнического института АН У(56) Авторское свидетельствИф 418762, кл. О 01 Б 13/02,Авторское свидетельствоУ 450994, кл. О 01 Б 13/02,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯЛА СМАЧИВАНИЯ МЕЖДУ ЖИДКТВЕРДЫМИ ТЕЛАМИ (57) Изобретение относитопределения физико-химичметров жидкостей и твер частности к определению,ла между поверхностью тв и мениском контактирующей с ним жидкости на границе с газовой средойпутем наблюдения за капиллярным эффектом. Цель - повышение точностиопределения краевого угла смачивания между твердой поверхностью инесмачивающей ее жидкостью за счетисключения погрешности измерения геометрических размеров капилляра.Способ включает определение давления вкапилляре из исследуемого материала.Жидкость пропускают через капиллярпод действием гидростатического давления исследуемой жидкости, Фиксируют величины давлений в моменты потери устойчивости границы раздела фазво входном и выходном сечениях капилляра. По отношению давлений, пропорциональному отношению уровней жидкости, определяют искомую величину.3 ил.Изобретение относится к определению физико-химических параметровжидкостей и твердых тел, в частностик определению краевого угла между по"верхностью твердого тела и менискомконтактирующей с ним жидкостью награнице с газовой фазой, путем наблюдения за капиллярным эффектом.Цель изобретения - повышение точности определения краевого угла сма".чивания между твердой поверхностьюи несмачивающей ее жидкостью эасчет исключения погрешности измерения геометрических размеров капил",ляра.На фиг. изображено измерительное устройство; на фиг.2 - формирование поверхности раздела фаз во входном сечении исследуемого капиллярав процессе измерения; на фиг, 3 - тоже, выходное сечение,Способ осуществляется следующимобразом.В относительно широкий прозрачныйсосуд 1, установленный вертикально, свмонтированным в его нижнюю часть через уплотнитель 2 исследуемым капилляром 3 через капельницу 4 медленноподают жидкость 5. Появление жидкости в выходном сечении капилляра 3фиксируют оптической системой 6,Во входном сечении капилляра формируется выпуклая вниз поверхностьраздела фаз, Предполагая, что этаповерхность сферическая, что справедливо для тонких капилляров, ее радиус кривизны будет равен ВыпК,где В, - радиус капилляра; ь 6 - уголмежду горизонтальной плоскостью икасательной к поверхности раздела вместе контакта жидкости со стенкой,причем ь = В - г/2, где 6 - краевой угол смачивания,По мере заполнения сосуда жидкостью и увеличения ее уровня Н возрастает гидростатическое давлениежидкости на поверхности раздела фаз,при этом прогиб поверхности разделабудет увеличиваться, пока не произойдет потеря ее устойчивости при высоте Н=Н) и движение вниз до выходного сечения капилляра. Предельноеусловие устойчивости поверхности раздела: Р = яН, = 26 зпм/2где 6 - коэффициент поверхностногонатяжения на границе жидкость - газ;- плотность исследуемой жидкос" ти,В общем случае в выходном сечениикапилляра также образуется выпуклая вниз поверхность раздела фаз, кривизна которой уменьшается при увеличении гидростатического давления в капилляре при дапьнейшем увеличении уровня жидкости в сосуде вплоть до момента .потери, устойчивости и начала капельного истечения жидкости при ее уровне в сосуде Н=Н. Предельное условие равновесия для этого случая 1Р =дН = 2 б/2,.Решая систему уравнений относительнос учетом Ы, = 8 - г/2 получают выражение для величины краевого угла смачивания через отношение давлений:зз.п о --- - -, или 25Г, ран, фсоз 8 = Н,/Н,.В зависимости от степени смачива-ния поверхности жидкостью, диаметраи высоты исследуемого капилляра при 30 исследовании возможны следующие варианты.1. При заполнении сосуда жидкостьюпоследовательно происходит формирование поверхности раздела во входномсечении капилляра, потеря устойчивости поверхности при Н=Н, и движениеее вниз по капилляру до достижениявыходного сечения, стабилизация по-верхности раздела, потеря устойчивос ти при Н=Н начало капельного истечения.2. Стабилизация поверхности разде"ла в выходном сечении капилляра непроисходит, а начинается капельное 45 истечение, прекращающееся беэ полного опорожнения сосуда, с образованием поверхности раздела в выходномсечении. Производят повторное заполнение сосуда и фиксируют Н=Н, когдаачиатс , капельное истече3. При Н=Н, происходит капельноеистечение, заканчивающееся полнымопорожнением сосуда. Производят замену капилляра, уменьшая его высоту и 55 диаметрф пока не реализуется вариант1 или 2 и производят измерение Н,и Н.4, Образование поверхности раздела фаз во входном сечении не проис1377680 Составитель Б.Пе Техред А.Кравчук садькоКорректор О,Кравцов едактор М,Товтин Тираж 847 НИИПИ Государственно по делам изобрет 13035, Москва, Ж, аз 862 ПодписноеСССРтий о комитета ний и откр Раушская н.4/ Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ходит, Угол 6 - г/2. Способ не работоспособен.11 оложительный эффект от использования изобретения достигается за счет того, что в расчетное уравнение входят всего две величины - уровни жидкости в сосуде, которые возможно измерить с высокой точностью. Погрешнбсть, связанная с влиянием объема капилляра на точность определения давления, может быть уменьшена при увеличении объемов сосуда 1 и капилляра 3. Формула изобретения Способ определения краевого угла смачивания между жидкостями и тверды ми телами, включающий определениедавления в капилляре иэ исследуемого материала, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышенияточности определения при исследовании жидкостей, не смачивающих поверхность, за счет исключения погрешности измерения геометрических размеров10 капилляра, жидкость пропускают черезкапилляр под действием гидростатичес"кого давления исследуемой жидкости,фиксируют величины давлений в моменсты потери устойчивости границы раз 15 дела фаз во входном и выходном сечениях капилляра и по отношению давле 1ннй, пропорциональному отношениюуровней жидкости определяют искомуювеличину,