Od czego zależy kąt zwilżania?

Pytanie

Pyta łukasz

Od czego zależy kąt zwilżania? Czy zmienia się on wraz z temperaturą powierzchni materiału lub cieczy? Czy możliwe byłoby skonstruowanie pompy wykorzystującej zjawiska kapilarne?

Odpowiedź

Odpowiada dr hab. Paweł Jakubczyk

Kąt kontaktu powiązany jest równaniem Younga z napięciami powierzchniowymi pomiędzy cieczą a gazem, cieczą a podłożem, oraz gazem a podłożem. Z kolei napięcia powierzchniowe zależą od stanu termodynamicznego układu, w szczególności od temperatury. Zatem kąt kontaktu również zależy od temperatury. Powołując się na tak zwany argument Cahna można pokazać, że kąt kontaktu zawsze znika dla temperatur odpowiednio wysokich (to znaczy gdy stan układu jest na krzywej współistnienia ciecz-gaz, wystarczająco blisko punktu krytycznego).

Można wyobrazić sobie pompowania cieczy (A) zwilżającej podłoże do zbiornika zawierającego inną ciecz (B). Zakładamy przy tym, że ciecze A i B nie mieszają się i mają zbliżoną gęstość. Energetycznie korzystnym jest kondensowanie cieczy A przy podłożu. Na skutek takiego procesu ciecz B jest „wypychana” ze zbiornika.