毛细粘附现象
两个空气中的玻璃片很容易被分开。如果把它们泡在水里,分开也很容易。但是一旦把它们从水中拿到空气中,玻璃片就很难掰开了,这个现象就是由于毛细粘附引起的。形成原因是,水在两个玻璃片之间形成了弯曲的气液界面,形成了附加压力,从而使液体内部压强小于外部压强。内外压差的存在,使玻璃片很难被分开。
下面就对这个毛细粘附过程的作用力的大小进行计算。
如图所示,在两个玻璃片中有一滴水,水滴在两个片子间形成一个半径为R的圆形,高度为H。玻璃表面接触角为θE,如下图所示。
根据Laplace方程,附加压力的公式为:
两个曲率半径分别为:
由于高度H远远小于R,附加压强为
则可以估算出,要分开玻璃片所需要克服的力为:
加入我们把R=1 cm, H= 5 μm带入,可以算的,对于中间有水的两个玻璃片(接触角设为0度),其附加压强和分开玻璃片需要克服的力约为
这个力相当于1升水的重力!
分开两个玻璃片最好的方法是破坏两个玻璃片内部的气液界面。比如把他们放在水中来消除气液界面。也可以用侧滑的方法来破坏气液界面,来减小R来减小这个作用力,从而使之容易被分开。如下图所示
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