三、与固体接触处液面的性质

图 9-34

    盛在容器内的液体,其靠近器壁的液面往往发生弯曲,如图9-34所示的情形。在液面与固体的接触处,分别作液体表面和固体表面的切面,这两个切面在液体内部的夹角q,称为液体与固体的接触角。当接触角为锐角时,表示液体润湿固体,如图9-34(a)所示。若接触角等于零,就称液体完全润湿固体。当接触角为钝角时,表示液体不润湿固体,如图9-34(b)所示。若接触角等于p,就称液体完全不润湿固体。

    润湿和不润湿现象是固-液之间和液-液之间分子力不同所致。在固-液界面处、厚度等于分子引力作用半径的液体层称为附着层,如9-34中虚线与固-液界面之间的部分。在附着层中的液体分子既受到液体分子的引力(内聚力)作用,也受到固体分子的引力(附着力)作用。

    当附着力大于内聚力时,附着层中的液体分子所受的合力垂直于固-液界面并指向固体,使附着层中的液体分子处于比液体内部分子更大的引力作用下, 因而使其能量更低。附着层中的液体分子越多,系统的能量就越低,状态就越稳定,所以附着层具有伸展的趋势。这就导致了液体与固体接触处的液面沿固体表面延展,即向上弯曲,如图9-34(a) 所示,这就是液体润湿固体的情形。纯水与洁净的玻璃相接触,水银与洁净的锌板、铜板或铁板相接触,都属于这种情形。

    当附着力小于内聚力时,附着层中的液体分子所受的合力垂直于固-液界面并指向液体,与液体内部的分子相比,附着层中的分子具有较高的能量,使附着层具有收缩的趋势。因而就导致了液体与固体的接触处的液面沿固体表面收缩,即向下弯曲,如图9-34(b)所示,这就是液体不润湿固体的情形。纯水与石蜡相接触,水银与玻璃相接触,都属于这种情形。

       
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