СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРАЕВОГО УГЛА СМАЧИВАНИЯ ХВОИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО ОБРАБОТАННОЙ ВОДЯНЫМ ПАРОМ Российский патент 2014 года по МПК G01N13/00 

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 $$\Theta =\frac{2h}{r}$$ . (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

$$\Theta =arctg\left(-\frac{2}{L}\cdot \frac{D^2-d^2}{d^2}\right)$$ .

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 $$\Theta =arctg\left(-\frac{2}{L}\cdot \frac{D^2-d^2}{d^2}\right)$$

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, $$\frac{y^2}{b^2}+\frac{x^2}{a^2}=1$$ , а точка x₀ имеет координаты $$(x=\frac{L}{2};y=\frac{d}{2})$$ .

Выражая из уравнения эллипса полуось а, получим:

$$a^2=\frac{x^2{b}^2}{b^2-y^2},(1)$$

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

$$a=\frac{LD}{2\sqrt{D^2-d^2}}.(2)$$

Выразим из уравнения эллипса y:

$$y=\frac{b}{a}\sqrt{a^2-x^2}(3)$$

и продифференцировав полученное выражение (3), получим:

$$y\text{'}=-2x\cdot \frac{b}{a}\cdot \frac{1}{\sqrt{a^2-x^2}}=tg\Theta .(4)$$

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

$$tg\Theta =-2\frac{L}{2}\cdot \frac{D^2}{2}\cdot \frac{2\sqrt{D2-d^2}}{LD}\cdot \frac{1}{\sqrt{\frac{L^2{D}^2}{4D^2-4d^2}-\frac{L^2}{4}}},(5)$$

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

$$tg\Theta =-\frac{2}{L}\cdot \frac{D^2-d^2}{d^2},(6)$$

или

$$\Theta =arctg\left(-\frac{2}{L}\cdot \frac{D^2-d^2}{d^2}\right)(7)$$

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

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

Изобретение относится к области определения физико-химических свойств поверхностей и может быть использовано для оценки степени гидрофильности хвои, предварительно обработанной водяным паром. Способ определения краевого угла смачивания хвои, предварительно обработанной водяным паром, состоит в нанесении на испытуемую поверхность дозированной капли жидкости, измерении ее размеров и определения краевого угла смачивания по формуле $$\Theta =arctg\left(-\frac{2}{L}\cdot \frac{D^2-d^2}{d^2}\right)$$ . Техническим результатом является упрощение повышения точности измерения величины краевого угла смачивания хвои, предварительно обработанной водяным паром.1 ил.

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 $$\Theta =arctg\left(-\frac{2}{L}\cdot \frac{D^2-d^2}{d^2}\right)$$ , где L - длина капли, D - диаметр капли, d - диаметр хвоинки.