wzrost kapilarny
wspólny bezpośredni pomiar kątów kontaktu kropli cieczy na płaskiej i gładkiej substancji stałej nie ma zastosowania do proszków i suchych porowatych produktów spożywczych. Powszechną metodą pomiaru kąta kontaktu we wzroście kapilarnym w środowisku porowatym jest użycie równania Lucasa-Washburna, które pochodzi z prawa poiseulle ’ a przepływu cieczy we wzroście kapilarnym:
\
\
gdzie:
- h – wysokość wschodzącej cieczy
- W – przyrost masy próbki (spowodowany wchłonięciem do niej wody)
- γ – napięcie powierzchniowe badanej cieczy (N/m)
- ρ – gęstość badanej cieczy (kg/m3)
- θ – kąt zetknięcia się cieczy z ciałem stałym (N / m3)
- θ – kąt zetknięcia się cieczy z ciałem stałym (N / m3)
- r – średni statyczny promień porów (m)
- η – lepkość cieczy (PA s)
- C-Współczynnik geometryczny (M5)
powszechną metodą pomiaru kątów kontaktu w tym przypadku jest przeprowadzenie eksperymentów na wzrost naczyń włosowatych, w których próbka jest zawieszona poniżej równowagi i zanurzasz ją w badanej cieczy. Główną wadą tego podejścia (przy użyciu równania Washburna) jest niemożność rozdzielenia tych dwóch zmiennych (r i cos θ lub C i cos θ). Powszechną metodą przezwyciężenia problemu nieznanego terminu r * cos (θ) jest użycie cieczy odniesienia, która całkowicie zwilża próbkę (θ=0, cos (θ)=1). Odkryto jednak, że dynamiczny kąt zwilżania jest na ogół większy niż statyczny, nawet dla całkowitej cieczy zwilżającej i w rezultacie metoda ta może być błędna.
Seibold et al, (2000) zasugerował sposób na przezwyciężenie tego problemu. Zaobserwowano, że ten stały termin zmienia się jako funkcja użytej cieczy, w sprzeczności z podejściem Washburna, który używa heksanu jako całkowicie zwilżającej cieczy w celu znalezienia promienia porów. W tym badaniu zaproponowano uzyskanie rzeczywistej stałej R w równaniu Washburna poprzez wykreślenie zmierzonej wartości R cos θ w stosunku do szybkości wzrostu alkanów (nachylenie w równaniach \ref{4} i \ ref{5}). Punkt przecięcia z prędkością zerową daje wartość R. Siebolda el Al. (2000) przeprowadzono eksperymenty z podniesieniem kapilarnym z różnymi N-alkanami, które są uważane za całkowicie zwilżające, ze względu na niskie napięcie powierzchniowe. W każdym przypadku uzyskano zależność liniową między kwadratową wysokością wznoszącej się cieczy a czasem, ich wyniki wyrażenia r•cos(θ) obliczano na podstawie zboczy tych krzywych. To odkrycie zostało przekształcone w metodę obliczania lub pomiaru kąta zrzutu przy zerowej prędkości. Siebold et al. (2000) zasugerował, że dla mediów porowatych termin R•cos (θ) dla każdego alkanu (termin ten został obliczony z równania Washburna) można wykreślić na podstawie początkowej szybkości przedniej każdej cieczy. Krzywa, która została utworzona, może być ekstrapolowana do prędkości zerowej (a zatem cos (θ)=1), co umożliwia określenie reprezentatywnego promienia r. Po znalezieniu r, które jest własnością próbki stałej i nie zmienia się w funkcji użytych cieczy, możemy przeprowadzić eksperyment wzrostu kapilarnego z naszą testową cieczą i obliczyć kąty styku, które ciecz tworzy z porowatą próbką stałą.