《生物力学》课程实验报告
学院：年级：实验人姓名：同组实验人姓名：日期：相对湿度：
专业：学号：室温：
接触角的测量
实验目的
了解实验原理，掌握实验操作，学习测量接触角的方法，了解润湿过程和接触角的实际意义。
仪器用具
JC2000C1接触角测量仪、载玻片、注射器、烧杯、蒸馏水
原理概述
当液滴自由地处于不受力场影响的空间时，由于界面张力的存在而呈圆球状。但是，当液滴与固体平面接触时，其最终形状取决于液滴内部的内聚力和液滴与固体间的粘附力的相对大小。当一液滴放置在固体平面上时，液滴能自动地在固体表面铺展开来，或以与固体表面成一定接触角的液滴存在，如图1所示。
1
f图1接触角
假定不同的界面间力可用作用在界面方向的界面张力来表示，则当液滴在固体平面上处于平衡位置时，这些界面张力在水平方向上的分力之和应等于零，即
SASLLAcos
（1）
γγ式中γSA、LA、SL分别为固气、液气和固液界面张力；θ为液体与固体间的界面和液体表面的切线所夹（包含液体）的角度，称为接触角（co
tacta
gle），θ在001800之间。接触角是反应物质与液体润湿性关系的重要尺度，θ＝90o可作为润湿与不润湿的界限，θ90o时可润湿，θ90o时不润湿。
润湿wetti
g的热力学定义是，若固体与液体接触后体系（固体和液体）的自由能G降低，称为润湿。自由能降低的多少称为润湿度，用WSL来表示。润湿可分为三类：粘附润湿（adhesio
alwetti
g）、铺展润湿（spreadi
gwetti
g）和浸湿（immersio
alwetti
g）。可从图2看出。
图2三类润湿
（1）粘附润湿
如果原有的
1m2
固面和
1m2
液面消失，形成
1m2
固液界面，则此过程的
WASL
为：
WASL＝γSAγLAγSL
（2）
（2）铺展润湿
当一液滴在1m2固面上铺展时，原有的1m2固面和一液滴（面积可忽略不计）均消失，形成1m2液面和1m2
固－液界面，则此过程的
WSSL
为：
WSSL＝γSAγLAγSL
（3）
（3）浸湿
当
1m2
固面浸入液体中时，原有的
1m2
固面消失，形成
1m2
固－液界面，则此过程的
WISL
为：
2
fWISL＝γSAγSL
（4）
对上述三类润湿，γSA和γSL无法测定，如何求WSL？分别讨论如下：
①粘附润湿
将（1）式代入（2）式，可得：WASL＝γLA（1cosθ）（5）因液体表面张力γLA为已知，故只需测定接触角θ即可求出WASL。
②铺展润湿
将（1）式代入（3）式，可得：WSSL＝γLA（cosθ1）
因cos≤1，故WSSL≤0。但WSL是自由能降低，结果表示可以有一个自由能增加或不变的自发过程。这显然违反热力学第r