Tensione superficiale

Proprietà di tensione superficiale dei solidi e dei liquidi

Si ottiene per estrapolazione ed è un valore teorico che non ha senso fisico perché il solido non contrae la superficie a contatto con l'acqua. La tensione superficiale di un solido, γ, si determina usando il metodo di Zisman: il solido si bagna con una serie di liquidi con diversi valori di γ, si calcola con l'equazione di Young e si estrapola il valore di γ di quel solido al θ=0, ovvero ipotizzando che la bagnabilità del solido sia massima. Il valore di γ diminuisce al diminuire della polarità del solido. Quindi un solido con bassa γ è bagnato meglio da un fluido non polare.

TENSIONE INTERFACCIALE SOLIDO-LIQUIDO: il vettore va in senso opposto a γ ma agiscono sullo stesso piano (stessa direzione).

TENSIONE SUPERFICIALE DEL LIQUIDO: agisce su un piano diverso rispetto agli altri due. Quindi per poter lavorare numericamente con i valori di questi vettori dobbiamo fare in modo che γ abbia la

stessa direzione degli altri due e quindi essendo un vettore loLscomponiamo nelle sue 2 componenti. Il punto triplo è all'equilibrio quando la somma γ γ γ dei 3 vettori è uguale a 0: cosθ = 0– –S S/L L ● θ, La misura della bagnabilità è data dal valore dell'angolo teta, o ANGOLO DI CONTATTO, che quello che si forma tra la tensione superficiale del liquido e la superficie del solido si ricava dall'EQUAZIONE DI YOUNG: Per aumentare la bagnabilità di un solido dobbiamo fare in modo che questa γ equazione tende al valore massimo che può assumere e questo lo si fa diminuendo L abbassando la tensione superficiale del liquido (ciò avviene anche aggiungendo i tensioattivi): diminuisce anche la tensione interfacciale solido-liquido e quindi cosθ aumenta ed anche la bagnabilità aumenta θ maggiori Un valore di bagnabilità buono è 35°<θ> 45°. Per valori

Di o uguali a 90° non c'è bagnabilità. Abbassando la tensione superficiale del liquido, diminuisce anche la tensione interfacciale solido-liquido. Il coefficiente di spandibilità si considera quando consideriamo due liquidi immiscibili tra loro e si definisce come la capacità di un liquido di spandere su un altro liquido.

Consideriamo un parallelepipedo di olio dove la superficie in alto o in basso è pari a 2 cm². Consideriamo di dividere a metà il parallelepipedo in 2 cubetti così da creare due nuove superfici di contatto olio-aria. La condizione energetica di partenza è E e quella di arrivo è E II lavoro contro le forze di coesione è:

Il = E - E II

Considerando che E = 0 si ha:

Il = 2γ perché ho creato 2 nuove superfici di contatto olio-aria e dx = 1.

Se invece consideriamo di separare un parallelepipedo costituito da due fasi immiscibili tra loro olio-acqua:

Qui abbiamo la superficie di separazione e quindi anche E perché c'è un lavoro per mantenere le superfici in contatto e perciò si ha che E = γ₀/Α. Il lavoro che faccio sarà un lavoro contro le forze di adesione e perciò: γL = E - E = γ - γ₀/Α. Il coefficiente di spandibilità si definisce come "forze di adesione ed il lavoro contro le forze di coesione": S = L - L e quindi: S = γ - 2γ + γ₀. Per visualizzare il fenomeno: Abbiamo l'acqua ed una goccia di olio. Consideriamo il punto sul quale agiscono le 3 tensioni e si ha che: γ sarà la tensione superficiale dell'acqua.