Смачивание
Смачивание — явление, возникающее вследствие взаимодействия молекул жидкости с молекулами твердых тел. Если силы притяжения между молекулами жидкости и твердого тела больше сил притяжения между молекулами жидкости, то жидкость называют смачивающей; если силы притяжения жидкости и твердого тела меньше сил притяжения между молекулами жидкости, то жидкость называют несмачивающей это тело.
Одна и та же жидкость может быть смачивающей и несмачивающей по отношению к разным телам. Так, вода смачивает стекло и не смачивает жирную поверхность, ртуть не смачивает стекло, а смачивает медь.
Смачивание или несмачивание жидкостью стенок сосуда, в котором она находится, влияет на форму свободной поверхности жидкости в сосуде. Если большое количество жидкости налито в сосуд, то форма ее поверхности определяется силой тяжести, которая обеспечивает плоскую и горизонтальную поверхность. Однако у самых стенок поверхность жидкости все-таки искривляется.
Рассмотрим молекулу жидкости у стенки сосуда (рис. 1). Пусть 
равнодействующая сил, действующих на эту молекулу со стороны твердого тела, 
— со стороны молекул жидкости. Сила перпендикулярна стенке, направлена под углом 45° к стенке. Для смачивающей жидкости (рис. 1, а) модули сил 
. Равнодействующая этих сил 
является силой молекулярного давления, приложенной к молекулам, и должна быть направлена в глубь жидкости перпендикулярно ее поверхности. Поэтому поверхность вблизи стенок не горизонтальна, а искривляется. Аналогично доказывается искривление у стенок свободной поверхности и для несмачивающей жидкости (рис. 1, б).
Мерой смачивания служит краевой угол 
— это угол между плоскостью, касательной к поверхности жидкости, и стенкой (плоскостью поверхности твердого тела). Внутри краевого угла всегда находится жидкость (рис. 2, а, б). Для смачивающей жидкости угол — острый, для несмачивающей — тупой. При полном смачивании = 0, при полном несмачивании = 180°. Если смачивающая жидкость находится на открытой поверхности твердого тела (рис. 3, а), то происходит ее растекание по этой поверхности. Если на открытой поверхности твердого тела находится несмачивающая жидкость, то она принимает форму, близкую к шаровой (рис. 3, б).
Смачивание имеет важное значение как в быту, так и в промышленности. Хорошее смачивание необходимо при крашении, стирке, обработке фотоматериалов, нанесении лакокрасочных покрытий, при склеивании материалов, при пайке, во флотационных процессах (обогащение руд ценной породой).
И наоборот, при сооружении гидроизоляционных устройств необходимы материалы, не смачиваемые водой.
Источник
Смачивание и капиллярность
Молекулы разных веществ притягиваются друг к другу с разной силой. Пронаблюдаем это на опыте.
Подвесим на тонкой пружине стеклянную пластину и поднесем к ней снизу сосуд с водой (рис. 75, а ). Когда пластина коснется воды, начнем поднимать ее вместе с пружиной вверх. Мы увидим, что пластина как бы прилипла к воде и продолжает оставаться на ее поверхности, несмотря на то что пружина растягивается все сильнее и сильнее (рис. 75, б ). Когда сила упругости пружины превысит силу межмолекулярного притяжения, удерживающую пластину на поверхности воды, пластина оторвется от воды (рис. 75, в ). При этом на нижней поверхности пластины останется тонкий слой воды. Наличие этого слоя на стекле говорит о том, что разрыв произошел не в местах соприкосновения молекул воды с молекулами стекла, а там, где молекулы воды соприкасались друг с другом. Отсюда следует, что сила притяжения молекул воды друг к другу слабее силы притяжения молекул воды к стеклу. 
В тех случаях, когда молекулы жидкости притягиваются к молекулам твердого тела сильнее, чем друг к другу, жидкость растекается по твердому телу и образует на его поверхности тонкую пленку. Растекание жидкости по поверхности твердого тела называют смачиванием этого тела.
Так, например, вода смачивает стекло, дерево, кожу и многие другие вещества.
Если, однако, опустить в воду пластину, изготовленную не из стекла, а, например, из воска или парафина, то, вынув эту пластину из воды, мы найдем ее сухой. Это означает, что вода не смачивает воск и парафин. Вода не смачивает также все жирные поверхности.
Несмачиваемость объясняется тем, что молекулы жидкости сильнее притягиваются друг к другу, чем к молекулам твердого тела.
Когда жидкость не смачивает твердое тело, она не растекается по его поверхности тонкой пленкой, а собирается в круглые капельки. Такие капельки (или шарики) образует, например, ртуть на стекле. Не смачивается ртутью и чугун. А вот золото и цинк ртутью смачиваются.
Явления смачивания и несмачивания учитывают и используют на практике. Мы вытираемся полотенцами, сделанными из ткани, смачиваемой водой. Хорошее смачивание необходимо при крашении и стирке, обработке фотографических материалов, нанесении лакокрасочных покрытий, склеивании различных материалов и т. д.
Водоплавающие птицы смазывают при помощи клюва свои перья жиром, выделяемым особой железой. Поэтому их перья не смачиваются водой, а пух, находящийся под перьями, остается сухим. Благодаря этому птица не мерзнет в холодной воде и удерживается на ее поверхности.
Очень опасны для птиц загрязнения воды нефтью. Нефть смачивает перья птиц, вода проникает в слой пуха, и птица, намокнув, может замерзнуть и утонуть.
Смачиванием обусловлено и такое явление, как капиллярность. Заключается оно в том, что под действием молекулярных сил смачивающая жидкость поднимается вверх по очень тонким трубкам, называемым капиллярами. Латинское слово «капиллус» означает «волос». Отсюда и название тонких трубок — капилляры. Их диаметр составляет миллиметр и менее.
Чем тоньше капилляр, тем на большую высоту в нем поднимается смачивающая его жидкость.
В природе капилляры встречаются довольно часто. Многие из окружающих нас тел имеют пористое строение: они пронизаны множеством мелких, иногда незаметных для глаз капилляров. К таким телам относятся дерево, бумага, кожа, почва, ткань, вата, различные строительные материалы. Вода и другие смачивающие их жидкости, соприкасаясь с такими телами, «втягиваются» в их капилляры и начинают перемещаться по всем направлениям внутри тел. Именно поэтому так быстро намокают кусочки ваты (или сахара), едва коснувшись воды. По этой же причине влага легко проникает в обычные кирпичи, а керосин поднимается по фитилю керосиновой лампы.
Капиллярные явления играют существенную роль в водоснабжении растений и перемещении влаги в почве. В сухую погоду почва ссыхается, и в ней образуются трещины — капилляры. По ним вода поднимается из-под земли вверх и испаряется. Поверхность земли из-за этого высыхает еще больше. Для сохранения влаги внутри земли верхний слой почвы разрыхляют. При этом капилляры разрушаются и вода остается в почве.
И наоборот, когда почва слишком влажная, ее укатывают. Капилляры в ней делаются тоньше, и глубина, с которой поднимается по ним жидкость, увеличивается. Поднимаясь наверх, вода испаряется, и почва постепенно высыхает.
1. Опишите опыт, в котором наблюдается смачивание стекла водой. 2. Приведите примеры жидкостей, смачивающих и не смачивающих те или иные твердые тела. 3. Как объясняются явления смачивания и несмачивания на основе представления о взаимодействии молекул? 4. Почему маленькие капли росы на листьях некоторых растений имеют форму шариков, тогда как на листьях других растений роса растекается тонким слоем? 5. Для чего водоплавающие птицы смазывают свои перья жиром? 6. Что представляют собой капилляры? 7. Почему растекаются чернила при письме на бумаге плохого качества? 8. Почему мокрые руки плохо вытираются шелковой тканью? 9. На чем основаны такие способы регулировки водного режима почвы, как прикатка и боронование? 10. Почему два сухих листочка бумаги не слипаются, если их приложить друг к другу, а смоченные водой слипаются? 11. Слипнутся ли два листочка бумаги, если один из них смочить водой, а другой — растительным маслом? Почему?
Источник
Смачивание стекла водой что это такое физика
Сма́чивание — это поверхностное явление, заключающееся во взаимодействии жидкости с поверхностью твёрдого тела или другой жидкости. Смачивание бывает двух видов:
- Иммерсионное (вся поверхность твёрдого тела контактирует с жидкостью)
- Контактное (состоит из трёх фаз — твердая, жидкая, газообразная)
Смачивание зависит от соотношения между силами сцепления молекул жидкости с молекулами (или атомами ) смачиваемого тела ( адгезия ) и силами взаимного сцепления молекул жидкости ( когезия ).
Если жидкость контактирует с твёрдым телом, то существуют две возможности:
- молекулы жидкости притягиваются друг к другу сильнее, чем к молекулам твёрдого тела. В результате силы притяжения между молекулами жидкости собирают её в капельку. Так ведёт себя ртуть на стекле, вода на парафине или «жирной» поверхности. В этом случае говорят, что жидкость не смачивает поверхность;
- молекулы жидкости притягиваются друг к другу слабее, чем к молекулам твёрдого тела. В результате жидкость стремится прижаться к поверхности, расплывается по ней. Так ведёт себя ртуть на цинковой пластине, вода на чистом стекле или дереве. В этом случае говорят, что жидкость смачивает поверхность.
Если опустить стеклянную палочку в ртуть и затем вынуть ее, то ртути на ней не окажется. Если же эту палочку опустить в воду, то после вытаскивания на ее конце останется капля воды. Этот опыт показывает, что молекулы ртути притягиваются друг к другу сильнее, чем к молекулам стек ла, а молекулы воды притягива ются друг к другу слабее, чем к молекулам стекла.
Если молекулы жидкости при тягиваются друг к другу слабее, чем к молекулам твердого вещества, то жидкость называют сма чивающей это вещество. Например, вода смачивает чистое стекло и не смачивает парафин. Если молекулы жидкости притягиваются друг к другу сильнее, чем к молекулам твердого вещества, то жидкость называют не смачивающей это вещество. Ртуть не смачивает стекло, однако она смачивает чистые медь и цинк.
Расположим горизонтально плоскую пластинку из какого-либо твердого вещества и капнем на нее исследуемую жидкость. Тогда капля расположится либо так, как показано на рис.5(а), либо так, как показано на рис. 5(б).
В первом случае жидкость сма чивает твердое вещество, а во втором — нет. Отмеченный на рис.5 угол θ называют краевым углом. Краевой угол образуется плоской поверхностью твердого тела и плоскостью, касательной к свободной поверхности жидкости , где граничат твердое тело, жидкость и газ; внутри крае вого угла всегда находится жидкость. Для смачивающих жидкостей краевой угол острый, а для не смачивающих — тупой. Чтобы дей ствие силы тяжести не искажало краевой угол, каплю надо брать как можно меньше.
Поскольку краевой угол θ сохраняется при вертикальном положении твердой поверхности, то смачивающая жидкость у краев сосуда, в который она налита, приподнимается , а не смачивающая жидкость опускается
Источник
Смачивание стекла водой что это такое физика
Выполнила: Тюрина Анастасия.
Цель: узнать о явлениях смачивания и несмачивания, разобраться в причинах возникновения данных явлений.
Задачи:
— раскрыть основные понятия;
-выявить причины явлений смачивания и несмачивания;
-рассмотреть опыты, подтверждающие существование данных явлений;
-рассказать о существовании данных явлений в природе .
Смачивание и несмачивание (теория)
Если жидкость контактирует с твёрдым телом, то существуют две возможности:
1)молекулы жидкости притягиваются друг к другу сильнее, чем к молекулам твёрдого тела. В результате силы притяжения между молекулами жидкости собирают её в капельку. Так ведёт себя ртуть на стекле, вода на парафине или «жирной» поверхности. В этом случае говорят, что жидкость не смачивает поверхность;
2)молекулы жидкости притягиваются друг к другу слабее, чем к молекулам твёрдого тела. В результате жидкость стремится прижаться к поверхности, расплывается по ней. Так ведёт себя ртуть на цинковой пластине, вода на чистом стекле или дереве. В этом случае говорят, что жидкость смачивает поверхность.
Несмачивание — физическое явление отсутствия смачивания жидкостью поверхности материала.
Смачивание — физическое взаимодействие жидкости с поверхностью твёрдого тела или другой жидкости.
Смачивание бывает двух видов
-Иммерсионное (вся поверхность твёрдого тела контактирует с жидкостью )
-Контактное (состоит из 3х фаз — твердая, жидкая, газообразная)
Степень смачивания характеризуется углом смачивания. Угол смачивания (или краевой угол смачивания)- это угол, образованный касательными плоскостями к межфазным поверхностям, ограничивающим смачивающую жидкость, а вершина угла лежит на линии раздела трёх фаз. Измеряется методом лежащей капли. Мерой смачивания служит краевой угол θ — это угол между плоскостью, касательной к поверхности жидкости, и стенкой (плоскостью поверхности твердого тела). Внутри краевого угла всегда находится жидкость. Для смачивающей жидкости θ — острый, для несмачивающей θ — тупой. При полном смачивании θ = 0, при полном несмачивании θ = 180°.
Опыты, подтверждающие существование явлений смачивания и несмачивания
Положите рядом стеариновую и стеклянную пластинки. Капните из пипетки на каждую из них по маленькой капле воды. На стеариновой пластинке получится полушарие диаметром примерно 3 миллиметра, а на стеклянной пластинке капля растечется. Теперь возьмите стеклянную пластинку и наклоните ее. Капля уже и так растеклась, а теперь она потечет дальше. Молекулы воды охотнее притягиваются к стеклу, чем друг к другу. Другая же капля будет кататься по стеарину при наклонах пластинки в разные стороны. Удержаться на стеарине вода не может, она его не смачивает, молекулы воды притягиваются друг к другу сильнее, чем к молекулам стеарина.
Несмачивание в природе.
Роль поверхностных явлений в природе разнообразна. Например, поверхностная плёнка воды является для многих организмов опорой при движении. Такая форма движения встречается у мелких насекомых и паукообразных. Наиболее известны водомерки, опирающиеся на воду только конечными члениками широко расставленных лапок. Лапка, покрытая воскообразным налётом, не смачивается водой, поверхностный слой воды прогибается под давлением лапки, образуя небольшое углубление. Подобным образом перемещаются береговые пауки некоторых видов, но их лапки располагаются не параллельно поверхности воды, как у водомерок, а под прямым углом к ней.
Перья и пух водоплавающих птиц всегда обильно смазаны жировыми выделениями особых желёз, что объясняет их непромокаемость. Толстый слой воздуха, заключённый между перьями утки и не вытесняемый оттуда водой, не только защищает утку от потери тепла, но и чрезвычайно увеличивает запас плавучести, действуя подобно спасательному поясу.
Воскообразный налёт на листьях препятствует заливанию так называемых устьиц, которое могло бы привести к нарушению правильного дыхания растений. Наличием того же воскового налёта объясняется водонепроницаемость соломенной кровли, стога сена и т.д.
Заключение
Таким образом, явления смачивания и несмачивания имеют важное значение в природе, промышленной технологии, быту. Хорошее смачивание необходимо при крашении и стирке, обработке фотографических материалов, нанесении лакокрасочных покрытий, пропитке волокнистых материалов, склеивании, пайке, амальгамировании и т. д. Снизить смачивание до минимума стремятся при получении гидрофобных покрытий, гидроизоляционных материалов и др. В некоторых случаях, например при флотации и эмульгировании твёрдыми эмульгаторами, требуется сохранение краевых углов в определённом интервале значений. С. играет первостепенную роль в металлургических процессах, при диспергировании твёрдых тел в жидкой среде. Оно влияет на распространение грунтовых вод, увлажнение почв, разнообразные биологические и другие природные процессы.
Источник
