§ 3. Смачивание и несмачивание. Капиллярные явления

поверхностное явление, возникающее при соприкосновении жидкости с твёрдым телом, зависящее от соотношения сил притяжения между молекулами самой жидкости и молекулами жидкости с молекулами твёрдого тела:

• Смачивание: если притяжение между молекулами жидкости и твёрдого тела сильнее, чем взаимное притяжение молекул жидкости друг к другу (вода и чистое стекло). Жидкость растекается тонкой плёнкой.
• Несмачивание: если притяжение между молекулами самой жидкости сильнее, чем их притяжение к молекулам твёрдого тела (вода и парафин, ртуть и стекло). Жидкость стягивается в каплю.

искривлённая свободная поверхность жидкости в узкой трубке (капилляре) или у стенок сосуда:

• Вогнутый мениск образуется при смачивании (края жидкости приподнимаются у стенок).
• Выпуклый мениск образуется при несмачивании (края жидкости опускаются у стенок).

узкие трубки с диаметром внутреннего канала порядка миллиметра и менее.

подъем или опускание жидкости в капиллярах под действием сил поверхностного натяжения:

• В смачивающих жидкостях уровень в капилляре поднимается выше уровня жидкости в широком сосуде.
• В несмачивающих жидкостях уровень опускается ниже уровня в широком сосуде.

Смачиванием называют явление растекания жидкости по поверхности твёрдого тела, которое наблюдается в том случае, когда силы притяжения между молекулами жидкости и молекулами твёрдого тела превышают силы взаимного притяжения между молекулами самой жидкости.

Примеры и объяснение:

• Примеры: вода смачивает чистое стекло, дерево, бумагу, хлопчатобумажную ткань; вода не смачивает жирные и замасленные поверхности, парафин, воск, перья водоплавающих птиц, тефлон.
• Объяснение на основе МКТ:
• Если молекулы жидкости притягиваются к молекулам твёрдого тела сильнее, чем друг к другу, жидкость стремится увеличить площадь соприкосновения с твёрдым телом, растекаясь по нему тонкой плёнкой (смачивание).
• Если же силы взаимного притяжения между молекулами самой жидкости превосходят силы их притяжения к молекулам твёрдого тела, молекулы жидкости стягиваются внутрь своего объёма под действием поверхностного натяжения, принимая форму капли, близкую к сферической (несмачивание).

Капиллярными явлениями называют подъём или опускание жидкости в узких трубках (капиллярах) или порах пористых тел по сравнению с уровнем жидкости в широком сосуде. Подъём происходит при смачивании жидкостью стенок капилляра, а опускание — при несмачивании.

Высота подъёма (или опускания) жидкости в капилляре зависит от:

• Радиуса (толщины) капилляра: чем тоньше капиллярная трубка, тем выше поднимается смачивающая жидкость (высота обратно пропорциональна радиусу канала).
• Коэффициента поверхностного натяжения жидкости: жидкости с большим поверхностным натяжением поднимаются выше.
• Плотности жидкости: чем меньше плотность жидкости, тем на большую высоту она способна подняться.
• Степени смачивания стенок капилляра (краевого угла смачивания).