ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Поверхностные силы и капиллярные явления из "Физические основы тепловых труб " Поверхностное натяжение проявляется при соприкосновении жидкости с твердым телом. Форма жидкости в этом случае определяется соотношением трех сил действующих на жидкость н обусловленных наличием поверхностного натяжения. [c.26] На краевой угол 0 оказывают влияние поверхностно-актив-ные вещества, прежде всего через изменение а на межфазных поверхностях. Для угла смачивания наблюдается гистерезис — при перемещении границы раздела трех фаз вдоль ранее смоченной поверхности краевой угол 0 оказывается меньше, чем при перемещении по несмачиваемой поверхности. На краевой угол смачивания влияет шероховатость поверхности, а также наличие электростатического заряда, который возникает вследствие электрокапиллярного эффекта, изменяющего значение (7. Поскольку краевой угол 0 и эффекты смачивания су-щественнк для нахождения ограничений переносимой мощности в тепловых трубах, имеет смысл рассмотреть их подробнее. [c.27] 7) следует, что давление в слое жидкости, развивающей положительное расклинивающее давление, ниже, чем в граничащем с ним объеме жидкости. [c.29] Капиллярные явления, капилл1 ный потенциал. Взаимодействие жидкости с другой средой чаще всего приводит к искривлению ее поверхности. Искривление поверхности жидкости ведет к появлению дополнительных сил, действующих на находящуюся под поверхностью жидкость. Если рассмотреть каплю-жидкости, то будет видно, что стремление ее поверхности уменьшить свои размеры приводит к сжатию капли, т. е. к увеличению внутреннего давления. Давление в жидкости, таким образом, будет больше давления окружающей среды. Разность этих давлений называют поверхностным, или капиллярным, давлением Ркап. При уменьшении размеров сферической капли производится работа за счет капиллярных сил, равная убыли поверхностной энергии, т. е. [c.29] Использование Рэф удобно тем, что (Ра)макс легко определить для различных температурных условий и различных теплоносителей, если известно изменение а с температурой и Рэф не зависит от а и 0. Следует заметить, что при сложной геометрии мениска иногда наблюдается зависимость Яэф от а и 0. [c.30] Пз соотношения (1.14) следует, что высота подъема жидкости в капилляре растет с уменьшением эффективного радиуса ка-лилляра и с увеличением коэффициента поверхностного натяжения. Несмачивающая жидкость опускается в капиллярном канале. [c.30] Капиллярный подъем широко применяется в быту и в технике. Например, впитывание жидкости фильтровальной бумагой, подача керосина вдоль фитиля, подъем воды в почве и т. п. Капиллярный подъем используется и в фитилях тепловых труб. [c.31] Когда фитиль тепловой трубы наполняется жидкостью, то смачивающая жидкость перемещается в сторону сужения капилляра. При отсутствии массовых сил (гравитационных, электромагнитных и др.) в состоянии равновесия капиллярные потенциалы для менисков жидкости в различных точках фитиля равны. При наличии гравитации, когда фитиль находится в контакте с жидкостью, последняя поднимается в капиллярах фитиля на высоту, при которой во всех менисках суммы капиллярного и гравитационного потенциалов одинаковы. При испарении смачивающей жидкости из пор фитиля в одном месте п конденсации пара на поверхности того,же фитиля в другом месте происходят увеличение кривизны менисков в зоне испарения и уменьшение ее в зоне конденсации, т. е. равновесие нарушается. Это приводит к тому, что жидкость перемещается из зоны конденсации в зону испарения. [c.31] Таким образом, давление насыщенного пара над вогнутой поверхностью жидкости меньще, чем над плоской, на величину 2a os0/ ) (pH.Jp ). Для несмачивающей жидкости, т. е. над выпуклой поверхностью жидкости, давление насыщенного пара больше, чем над плоской поверхностью, на такую же величину. [c.33] Отметйм, что различие в значениях давлений насыщенного пара над плоской и искривленной поверхностями определяется кривизной поверхности. Формула (1.18) относится не только к случаю нахождения жидкости в капиллярной трубочке, но и к таким случаям, как капли жидкости в атмосфере пара (выпуклая поверхность) или пузырьки пара в жидкости (вогнутая поверхность). Различие давлений ощутимо при размерах радиуса кривизны поверхности жидкости порядка 1 мкм и менее, когда оно составляет уже десятки процентов давления пара над плоской поверхностью. [c.33] При значениях радиуса кривизны в десятки микрон и более эта разница составляет несколько процентов или доли процента давления пара над плоской поверхностью. Для тепловых труб с размерами радиуса капиллярных пор более 10 мкм этот эффект мал и его можно не учитывать. [c.33] Вернуться к основной статье