§ 3. Смачивание и несмачивание. Капиллярные явления

В предыдущих разделах мы изучали силы притяжения между частицами одного вещества, но молекулы разных материалов тоже взаимодействуют. Если опустить стеклянную пластинку в воду и медленно вытащить, держа её за пружину, на поверхности останется тонкая плёнка жидкости. Это означает, что разрыв происходит внутри слоя воды, а не на границе со стеклом. Следовательно, сила притяжения между частицами жидкости и твёрдым телом превосходит силу их взаимного притяжения. При замене воды на ртуть ситуация меняется: стекло остаётся сухим, так как внутренние силы в металле сильнее, чем силы сцепления с поверхностью. Ртуть демонстрирует такое поведение по отношению к большинству твёрдых объектов, включая кожу человека, деревянные детали и пластиковые элементы. Это свойство позволяет чётко разделить вещества на смачивающие и несмачивающие категории.

Вода обволакивает многие материалы, но полностью игнорирует жирные покрытия. Перья водоплавающих птиц покрыты специальной маслянистой плёнкой, которая не даёт воде проникать к коже, поэтому птицы остаются сухими после ныряния (рис. 1: вода на пере не растекается плёнкой, а собирается в отдельные шарики и скатывается). Однако нефть легко проникает сквозь этот слой, намокая пух под перьями. Потеря изоляционных свойств лишает птиц возможности летать и сохранять тепло, что делает разливы нефти катастрофой для экосистем. Аналогичным образом вода не смачивает воскоподобные слои на листьях растений. Этот природный барьер не позволяет жидкости затопить крошечные дыхательные поры, защищая органы дыхания от повреждения и обеспечивая нормальный газообмен.