合作客戶/
拜耳公司 |
同濟大學(xué) |
聯(lián)合大學(xué) |
美國保潔 |
美國強生 |
瑞士羅氏 |
相關(guān)新聞Info
-
> 分子動力學(xué)模擬不同濃度仿生黏液-水界面的界面張力
> 十二胺功能化石墨烯量子點的制備、表面張力及對L-薄荷醇的緩釋作用(二)
> 一種新型降黏攜砂液的配方、性能與現(xiàn)場應(yīng)用效果分析
> 以大豆為原料合成的N-椰子油酰基復(fù)合氨基酸表面活性劑表面張力、乳化起泡潤濕性能測定(一)
> 氨基改性硅油柔軟劑的表面張力、透水率、分層測試(三)
> 氨基改性硅油柔軟劑的表面張力、透水率、分層測試(一)
> 氣體富集、雜質(zhì)對固-液界面納米氣泡接觸角的影響——引言、實驗儀器與試劑
> 如何降低水的表面張力:實驗室技術(shù)人員的專業(yè)指南
> 高鹽低滲油藏中超低界面張力表面活性劑多段塞調(diào)驅(qū)機理與應(yīng)用效果(二)
> 溫度對甜菜堿短鏈氟碳表面活性劑表面張力、鋪展、發(fā)泡性能影響(三)
推薦新聞Info
-
> ?有機硅疏水材料路基隔水層隔水性能評價方法
> ?中厚板焊接接頭可控導(dǎo)流界面構(gòu)筑方法及裝置
> 頁巖油儲層超臨界CO?-表面活性劑復(fù)合吞吐實驗與效果評價
> 利用界面張力儀優(yōu)選頁巖油超臨界CO?吞吐用高效氣溶性表面活性劑
> 界面張力如何改變兩層液體的臨界對流行為
> 基于PIV技術(shù)分析界面張力在各種對流模式中的作用
> Al2O3和Cr2O3對冶煉渣黏度、凝固溫度和表面張力的影響
> Al?O?和Cr?O?對CuCr合金自蔓延冶煉渣表面張力的影響
> 表面張力驅(qū)動下三維液態(tài)鋁合金泡沫結(jié)構(gòu)與尺寸分布關(guān)聯(lián)分析
> LB膜分析儀與中子反射聯(lián)用揭示纖維蛋白原氣-水界面逐層自組裝新機制
土壤裂隙發(fā)育過程中氣—液界面張力因素
來源:土壤學(xué)報 瀏覽 2072 次 發(fā)布時間:2023-10-09
試樣的裂隙發(fā)育過程與環(huán)境溫度密切相關(guān),此外,氣—液界面張力(表面張力)因素也會對裂隙發(fā)育有制約作用。從細觀角度來看,土樣基質(zhì)吸力是導(dǎo)致裂隙產(chǎn)生、發(fā)育的重要因素之一,初始試樣表層土體隨著蒸發(fā)的開始,從飽和狀態(tài)變?yōu)榉秋柡蜖顟B(tài),從而產(chǎn)生基質(zhì)吸力,并在表層土體中形成張力應(yīng)力。當(dāng)土壤顆粒間的張拉應(yīng)力高于土壤顆粒間的抗拉強度時,就會有裂隙出現(xiàn)。土體裂隙產(chǎn)生、發(fā)育是一種基質(zhì)吸力的內(nèi)力作用結(jié)果,是一種張拉應(yīng)力破壞的形式。在干濕循環(huán)條件下,基質(zhì)吸力隨干濕循環(huán)而產(chǎn)生周期性變化,從而導(dǎo)致土體張拉應(yīng)力等產(chǎn)生周期性變化,促進了裂隙發(fā)育。因此,基質(zhì)吸力是制約裂隙產(chǎn)生和發(fā)育的關(guān)鍵力學(xué)參數(shù)。而表面張力和基質(zhì)吸力之間的關(guān)系滿足毛細定理:
式中,(ua-uw)為基質(zhì)吸力,Pa;Ts為水—氣分界面的表面張力,N m-1;Rs為曲率半徑,m;α為接觸角,°。
圖1基底表面三種液滴的幾何形態(tài)
由上式可以看出,基質(zhì)吸力的大小與表面張力、接觸角和曲率半徑有關(guān)。其中,基質(zhì)吸力的大小與表面張力成正比,與彎液面曲率半徑成反比。因此,表面張力和曲率半徑的變化均會導(dǎo)致基質(zhì)吸力的改變。在環(huán)境溫度為25℃時,通過JC2000型接觸角測量儀對三種試樣的孔隙液體進行接觸角測量。得到三種不同表面張力液滴的幾何形態(tài)圖如圖1所示,測量可得純水、酒精溶液和肥皂水對應(yīng)的接觸角分別為85°、65°和42°,而在25℃環(huán)境下,純水、20%酒精溶液、2 g L-1肥皂水的表面張力系數(shù)分別為:7.1×10-2N m-1、4.1×10-2N m-1、2.9×10-2N m-1。表面張力是決定彎液面形狀的主要因素之一,會影響曲率半徑和接觸角的大小。很顯然,表面張力大的液體接觸角變大,曲率半徑變小。圖1中水滴表面張力大于酒精溶液,但形成的彎液面半徑卻要小于酒精溶液,同樣的,酒精溶液形成的彎液面半徑又小于肥皂水。曲率半徑越小,土體中的基質(zhì)吸力越大。孔隙水表面張力會對彎液面的曲率半徑產(chǎn)生改變從而對基質(zhì)吸力產(chǎn)生影響,最終影響土壤的收縮開裂。
由式2可以得到不同接觸角下基質(zhì)吸力隨表面張力變化的曲線以及不同接觸角下基質(zhì)吸力隨曲率半徑變化的曲線(圖2)。從圖2可知,當(dāng)表面張力變化時,接觸角為85°、65°和42°的基質(zhì)吸力變化幅度分別為0.009 Pa、0.014 Pa和0.016 Pa,顯然表面張力變化幅度很大,基質(zhì)吸力變化很小。從圖2也可看出,在25℃時,三種不同表面張力液體對應(yīng)的基質(zhì)吸力大小順序為:純水>酒精溶液>肥皂水。圖2可以明顯看出,當(dāng)曲率半徑變化時,雖然曲率半徑僅從0.01 m到0.001 m一個量級的變化,但基質(zhì)吸力變化幅度大約為20 Pa,影響遠較表面張力帶來的基質(zhì)吸力變化大。可得到結(jié)論:表面張力的變化間接影響基質(zhì)吸力產(chǎn)生改變,首先,表面張力影響了彎液面的曲率半徑,繼而影響基質(zhì)吸力,最終對土壤的收縮開裂造成了影響。
事實上,溫度越高,表面張力越小,但表面張力Ts隨溫度變化幅度很小。就純水而言,溫度從25℃增加至60℃時,表面張力從72 mN m-1變化為65 mN m-1,變化甚微。因此,基質(zhì)吸力大小主要取決于曲率半徑Rs,表面張力越大,曲率半徑越小,基質(zhì)吸力越大。從圖2可知,三種液體曲率半徑Rs大小為:純水>酒精溶液<肥皂水,基質(zhì)吸力(ua-uw)和裂隙度δ的大小順序則相反為:純水>酒精溶液>肥皂水。
圖2基質(zhì)吸力隨表面張力和曲率半徑的變化曲線





