Könnte eine hydrophobe Oberfläche den Widerstand einer Flüssigkeit gegen Kompression/Verdrängung erhöhen?

Stellen Sie sich vor, eine Menge einer wässrigen (aber leicht viskosen) Lösung ruht auf einer hydrophoben Oberfläche mit einem Kontaktwinkel von etwa 100 °.

Dann wird eine nach unten gerichtete Kraft aufgebracht, wenn eine (abstoßende) Oberfläche darauf abgesenkt wird, um die Flüssigkeit auszubreiten und die Höhe zu verringern H zu einem gewissen Wert, nennen Sie es H 1 .

Ist es möglich, dass als H abnimmt, eine Scherreibungskraft zwischen der hydrophoben Oberfläche und der kleinen Flüssigkeitsmenge (sagen wir 100 μ m dick) groß genug wäre, dass die Kraft, die erforderlich wäre, um die Flüssigkeit weiter zu verdrängen, groß wäre?

Antworten (1)

Ich denke, das hängt davon ab, was als große Kraft gilt, aber ich denke nicht, dass die Scherkräfte signifikant sein werden.

Betrachten Sie die Couette-Strömung, die Schubspannung und damit die viskose Kraft entlang der Grenze skaliert mit der Geschwindigkeit. Mit zunehmender Geschwindigkeit steigt auch die viskose Kraft. In Ihrem Problem hängt die Größe der Scherspannung mit der Geschwindigkeit zusammen H nimmt ab. Höhere Spannungen können durch Absenken erreicht werden H schneller. An einem gewissen Punkt kann dies jedoch zu einem Aufbrechen des Tröpfchens führen.

Eine hydrophobe Oberfläche erleichtert die Bewegung der Kontaktlinie und damit die Ausbreitung des Tropfens. In diesem Fall würde eine hydrophile Oberfläche den Ausbreitungswiderstand der Flüssigkeit erhöhen, jedoch ist die Gesamtkontaktlinienkraft wahrscheinlich immer noch klein, da sie mit der Kontaktlinienlänge skaliert.