Na všechny články

Mezní kontaktní úhel, kapilární kondenzace a odpoutání menisku

Porozumění fázového chování  tekutin, které jsou v kontaktu s pevnými stěnami dané geometrie, je jeden z hlavních současných cílů v teorii fázových přechodů. Tomu se věnuje nedávná studie Dr. Malijevského ve spolupráci s prof. A. Parrym z univerzity Imperial College London, která vyšla v prestižním časopise Physical Review Letters v oboru fyzikální chemie. Práce poukázala na některé nové jevy, které se mohou vyskytnout v systému tvořeném stěnou konečné délky H, která je ve vzdálenosti L od jiné, makroskopické rovinné stěny. Ukazuje se, že takový systém může i přes svou jednoduchost vykazovat velmi bohaté fázové chování, v důsledku souhry různých mezifázových jevů, jako je smáčení, kapilární kondenzace či odpoutání menisku (meniscus depinning), a to v závislosti na hodnotě poměru a=L/H. Speciálně, pro dostatečně dlouhé kapiláry s a<2/π, je kapilární kondenzace typu I, která obsahuje dva menisky, které jsou přichyceny na krajích konečné stěny, se kterou svírají tzv. mezní kontaktní úhel (edge contact angle). Pro středně dlouhé kapiláry, kdy 2/π, může být kondenzace jak typu I, tak typu II v závislosti na hodnotě kontaktního úhlu, přičemž kondenzace typu II je charakterizována menisky, které jsou odpoutány od rohu konečné stěny, takže část kapaliny je přítomna i mimo kapiláru. Konečně pro dlouhé kapiláry je kondenzace vždy typu II. Ve všech případech je kondenzace zcela potlačena pro dostatečně velké hodnoty kontaktních úhlů. Zároveň bylo ukázáno, že tento systém vykazuje ještě spojitý fázový přechod odpovídající odpoutání menisků od konců konečné stěny. Pro všechny tyto jevy byla zformulována mezoskopická škálovací teorii, která zahrnuje fluktuační jevy a podařilo se tyto analytické predikce oveřit srovnáním s mikroskopickou teorií funkcionálu hustoty.

Obr. Tři možné režimy kapilární kondenzace mezi kapilárním plynem  (CG) a kapilární kapalinou (CL), která může být typu I nebo typu II. Čárkovanou čarou jsou také zobrazeny body odpovídající spojitému fázovému přechodu odpoutání menisku

  • Alexandr Malijevský and Andrew O. Parry: Edge Contact Angle, Capillary Condensation, and Meniscus Depinning. Phys. Rev. Lett. 2021, 127(11), 115703. DOI: 10.1103/PhysRevLett.127.115703
Tento web používá cookies. Více o cookies najdete zde.