Форма свободной поверхности жидкости, находящейся в равновесии со своей смачивающей пленкой

МЕХАНИКА ЖИДКОСТИ, ГАЗА И ПЛАЗМЫ

DOI: 10.18698/1812-3368-2016-1-122-133

УДК 532.6

ФОРМА СВОБОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ЖИДКОСТИ, НАХОДЯЩЕЙСЯ

В РАВНОВЕСИИ СО СВОЕЙ СМАЧИВАЮЩЕЙ ПЛЕНКОЙ

А.С. Романов

А.В. Семиколенов

МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Российская Федерация

e-mail:

Проанализирована форма свободной поверхности частично смачивающей жид-

кости при малых толщинах с учетом дополнительного химического потенциала

(расклинивающего давления) для частиц жидкости. В рамках развиваемой те-

ории продемонстрирована возможность равновесия объемной фазы жидкого

слоя с тонкой смачивающей пленкой.

Ключевые слова

частично смачивающая жидкость, тонкая пленка, поверхност-

ное натяжение, расклинивающее давление, краевой угол.

THE FORM OF THE FREE LIQUID SURFACE IN EQUILIBRIUM

WITH ITS WETTING FILM

A.S. Romanov

A.V. Semikolenov

Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Russian Federation

e-mail:

The paper analyzes the free surface form of partially wetting liquid with small

thickness taking into account some additional chemical potential (disjoining pressure)

for liquid particles. The equilibrium of bulk phase of a liquid layer with a thin wetting

film is possible according to the developed theory.

Keywords

partially wetting liquid, thin film, surface tension, disjoining pressure,

wetting angle.

Введение.

Форма свободной поверхности тонких слоев жидкости,

находящихся в равновесии определяется поверхностным натяжением,

объемными и поверхностными силами, действующими на жидкость,

и условиями смачивания. Условия смачивания при неполном (частич-

ном) смачивании могут быть сформулированы, например, как условие

Юнга для краевого угла смачивания на линии контакта свободной

поверхности жидкости с твердым телом (на линии трехфазного кон-

такта).

Учет поверхностного натяжения формально не представляет за-

труднений в рамках гидродинамики капельной жидкости [1]. Однако

при наличии поверхностного натяжения попытки выполнить условие

Юнга для краевого угла смачивания наталкиваются на принципиально

непреодолимые трудности (например, см. работу [2]).

122

ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2016. № 1