[问题讨论]Young方程的垂直方向怎么办？ [复制链接]

●李传亮

若固体（s）表面存在气（g）、液（l）两相，则必定存在三相周界，O点就是三相周界上的一个点，在该点存在三个界面张力：气液界面张力、气固界面张力和液固界面张力。当三个界面张力处于平衡状态时，水平方向的平衡满足Young（杨氏）方程，即下式

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水平方向的平衡满足Young方程，请大家说说，垂直方向的平衡怎么办？

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看到大神小神的交流，我也插一句哈，是不是应该从能量角度分析了？受力分析太麻烦了，表面张力的方向都不相同。。

lining651:哈哈，我又来了。关于杨氏方程的正确性目前还真是存在争议的问题啊，近几年国外也有许多学者发文章论述。杨氏方程是从力平衡角度建立起来的。但是，表面张力其实并不存在，即便在三相应力点存在的，它也是属于系统的。因为界面张力也叫比界面能，即界面能与界面面积的比值。但是， .. (2014-04-11 23:52) 

恩，所以他跟一般的力不一样。我是没想明白施力物体和受力物体^_^

哈哈，我又来了。关于杨氏方程的正确性目前还真是存在争议的问题啊，近几年国外也有许多学者发文章论述。杨氏方程是从力平衡角度建立起来的。但是，表面张力其实并不存在，即便在三相应力点存在的，它也是属于系统的。因为界面张力也叫比界面能，即界面能与界面面积的比值。但是，界面能是分布于整个界面层内的，它同时属于两相。界面张力是没有确切的受力物体的。对三相接触点的力平衡分析，受力物体是谁呢？所以杨氏方程从静力平衡角度考虑是不对的。还得从能量的角度考虑啊。
PS：固体减小表面自由能只能通过第一条途径,即通过吸附来减小比表面能.液体通过这两种途径都可以减小表面自由能.气体由于可以充满整个空间,因此不能减小表面自由能.（严应政）

lining651:应该是平衡了一部分重力的关系，而且给定温度和压力等外界条件，固相和两相流体（特别是有液滴的大小时）给定了，垂向上平衡的那部分重力也是一定的。。。再复杂就不知道了^_^ (2014-04-07 22:59) 

。。。晴天霹雳啊，三相流体共存时三个界面张力平衡了。看来刚才分析的有问题。

lining651:原来李老师早就已经提出了这个问题啊。。。看来我没能追上讨论的节奏啊 (2014-04-07 22:21) 

应该是平衡了一部分重力的关系，而且给定温度和压力等外界条件，固相和两相流体（特别是有液滴的大小时）给定了，垂向上平衡的那部分重力也是一定的。。。再复杂就不知道了^_^

原来李老师早就已经提出了这个问题啊。。。看来我没能追上讨论的节奏啊

李老师您好，检索相关外文文献，可知有人对杨氏方程进行了修正，加入了“线张力”（认为是三相接触线上力场不平衡造成的）一项；但文献中仅仅提到“不适用于垂向是该方程的缺陷”。

个人认为可行的解释为，垂向分量与液滴的重力平衡。

好问题！

如果真要从力平衡的角度理解也行吧，但至少要用力的单位，表面张力要乘上长度，另外还要考虑重力、分子间的作用力，这样来建立力的平衡方程，此外通过其他附加方程（如果能找到的话），就能推导出润湿方程（杨氏方程），但目前好像还没人能通过力平衡推导出来，一般是借助物理化学知识推导出来的。也就是说，垂直方向不平衡的原因有两个：一是表面张力不是力，二是没考虑重力和分子间的作用力（虽然表面张力也是属于分子间的作用力，但还存在着其他分子间的作用力）。不知道我说明白了没有？说对了没有？