Способ определения краевого угла смачивания хвои предварительно обработанной водяным паром

Способ определения краевого угла смачивания хвои предварительно обработанной водяным паром

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области определения физико-химических свойств поверхностей и может быть использовано для оценки степени гидрофильности хвои, предварительно обработанной водяным паром.

Наиболее близким к предлагаемому способу является метод сидящей капли, заключающийся в нанесении на испытуемую поверхность дозированной капли жидкости, измерении ее размеров: высоты h и радиуса r основания и определения краевого угла смачивания по формуле Θ = 2 h r . (Основы коллоидной химии: учебное пособие для студ. высш. учеб. заведений / Б.Д. Сумм. - 2-е изд., стер. - М.: Издательский центр «Академия», 2007. стр.114-119).

Недостатком данного способа является трудность его применения при определении краевого угла смачивания поверхностей цилиндрической формы малого диаметра, к примеру, хвои, предварительно обработанной водяным паром.

Изобретение решает задачу упрощения процесса определения краевого угла смачивания хвои, предварительно обработанной водяным паром.

Технический результат заключается в повышении точности и простоты измерений величины краевого угла смачивания хвои, предварительно обработанной водяным паром.

Технический результат достигается тем, что краевой угол смачивания хвои, предварительно обработанной водяным паром определяется по формуле

Θ = a r c t g ( − 2 L ⋅ D 2 − d 2 d 2 ) .

На фиг.1 показана схема определения краевого угла смачивания хвои предварительно обработанной водяным паром.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом. На хвоинку 1 (фиг.1) с известным диаметром d, предварительно обработанную водяным паром, наносят дозированную каплю жидкости 2. Затем измеряют диаметр D и длину L полученной капли и вычисляют краевой угол смачивания по формуле Θ = a r c t g ( − 2 L ⋅ D 2 − d 2 d 2 )

После нанесения на предварительно обработанную водяным паром хвоинку капля принимает форму усеченного по вершинам эллипсоида (фиг.1). Для определения краевого угла смачивания такой хвоинки можно воспользоваться известным соотношением tgΘ=f'(x₀) - тангенс угла между осью и касательной, приложенной к кривой в точке, равен первой производной функции, описывающей кривую в точке приложения касательной или Θ=arctg(f'(x₀)), где Θ - краевой угол смачивания, f - функция описывающая кривую, x₀ - точка приложения касательной к кривой с координатами (x;y). Тогда, согласно схеме, представленной на фиг.1, кривая является эллипсом и описывается уравнением, y 2 b 2 + x 2 a 2 = 1 , а точка x₀ имеет координаты ( x = L 2 ;   y = d 2 ) .

Выражая из уравнения эллипса полуось а, получим:

a 2 = x 2 b 2 b 2 − y 2 ,                     ( 1 )

и подставив в полученное выражение (1) значения x = L 2 , y = d 2 и b = D 2 (фиг.1), преобразовав, будем иметь:

a = L D 2 D 2 − d 2 .                   ( 2 )

Выразим из уравнения эллипса y:

y = b a a 2 − x 2                     ( 3 )

и продифференцировав полученное выражение (3), получим:

y ' = − 2 x ⋅ b a ⋅ 1 a 2 − x 2 = t g Θ .           ( 4 )

Подставив в полученное выражение (4) значения x = L 2 , b = D 2 и значение выражения (2), будем иметь:

t g Θ = − 2 L 2 ⋅ D 2 2 ⋅ 2 D 2 − d 2 L D ⋅ 1 L 2 D 2 4 D 2 − 4 d 2 − L 2 4 ,           ( 5 )

и тогда, проведя необходимые преобразования выражения (5), получим:

t g Θ = − 2 L ⋅ D 2 − d 2 d 2 ,                         ( 6 )

или

Θ = a r c t g ( − 2 L ⋅ D 2 − d 2 d 2 )                         ( 7 )

где L - длина капли; D - диаметр капли; d - диаметр хвои.

Полученное выражение (7) используется для вычисления краевого угла смачивания хвои, предварительно обработанной водяным паром.

Способ определения краевого угла смачивания хвои, предварительно обработанной водяным паром, состоящий в нанесении на испытуемую поверхность дозированной капли жидкости и измерении ее размеров, отличающийся тем, что краевой угол смачивания определяется по формуле Θ = a r c t g ( − 2 L ⋅ D 2 − d 2 d 2 ) , где L - длина капли, D - диаметр капли, d - диаметр хвоинки.