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润湿物理化学教案中的润湿剂的润湿行为与湿润度介绍：润湿现象是物理化学中的一个重要概念，在许多领域都有广泛的应用，尤其在材料科学、化学工程和表面科学等领域中起着重要作用。
润湿剂作为实现润湿现象的关键物质，在润湿物理化学教案中具有重要地位。
本文将重点讨论润湿剂在润湿行为和湿润度方面的相关内容。
1.润湿现象的基本原理润湿是指液体与固体接触时，液体在固体表面上的传播和附着现象。
润湿剂在这一过程中起着重要作用。
基于表面张力和相互作用力的考虑，润湿行为可分为三种类型：完全润湿、不润湿和部分润湿。
2.润湿剂的分类和特性润湿剂是指能够改善液体与固体之间接触角的物质，常用于各种润湿应用中。
根据其成分和性质，润湿剂可分为有机润湿剂和无机润湿剂。
有机润湿剂通常是柔性分子结构，具有较好的扩一览性和吸附能力。
无机润湿剂则通常具有优异的耐热性和化学稳定性。
3.润湿剂的润湿行为研究方法为了更好地了解润湿剂的润湿行为，研究人员通常采用接触角测量和表面张力测定等方法。
接触角测量方法可以通过测量液滴与固体表面接触时形成的接触角大小来评估润湿性能。
表面张力测定则可以定量地衡量润湿剂与液体表面的相互作用力。
4.润湿剂的湿润度与应用领域润湿度是衡量润湿剂润湿性能的重要指标之一。
润湿剂的湿润度高，能够更好地降低液体与固体之间的接触角，实现更好的润湿效果。
润湿剂的湿润度在许多领域有着广泛应用，如印刷、油漆、纺织和涂料工业等。
5.润湿剂的优化与发展趋势随着科学技术和工业的不断发展，润湿剂的优化和改进成为研究的热点之一。
研究人员通过改变润湿剂的分子结构和反应条件，提高其润湿性能和湿润度。
同时，研究人员也在探索新的润湿剂材料和方法，以满足不同应用领域的需求。
结论：润湿剂在润湿物理化学教案中扮演着重要角色，其润湿行为和湿润度的研究对于提高润湿效果和应用效果具有重要意义。
本文通过介绍润湿现象的基本原理、润湿剂的分类和特性、润湿行为研究方法等方面的内容，对润湿剂的润湿行为与湿润度进行了综合阐述。
第三章表面活性剂功能与应用——润湿作用一、润湿功能例子：水润湿玻璃，加入表面活性剂润湿容易；水滴在石蜡上，石蜡几乎不被润湿，加入少量表面活性剂石蜡就容易被润湿了；较厚的毛毡或棉絮放入水中，很难渗透，加入一些表面活性剂就容易浸透了。
表面活性剂具有渗透作用或润湿作用所谓润湿是指一种流体被另一种流体从固体表面或固液界面所取代的过程。
润湿过程往往涉及三相，其中至少两相为流体。
1.润湿过程润湿作用是一个过程。
润湿过程主要分为三类：沾湿、浸湿和铺展。
产生的条件不同。
其能否进行和进行的程度可根据此过程热力学函数变化判断。
在恒温恒压条件下可方便使用润湿过程体系自由能变化表征。
（1）沾湿主要指液-气界面和固-气界面上的气体被液体取代的过程，在此过程中消失的固-气界面的大小与其后形成的固-液界面的大小是相等的。
如喷洒农药，农药附着于植物的枝叶上。
沾湿附着发生条件：△G A=γSL-γSG-γLG＜0W A=γSG-γSL+γLG≥0 （沾湿）式中：γSG、γSL和γLG分别为气-固、液-固和气-液界面的表面张力（2）浸湿浸湿是指固体浸入液体的过程，原有的固气界面空气被固液取代。
如洗衣时衣物泡在水中；织物染色前先用水浸泡过程浸湿发生条件：△G i=γSL-γSG≤0W i=γSG-γSL≥0 （W i：浸湿功）（3）铺展液体取代固体表面上的气体，固-气界面被固-液界面取代的同时液体表面能够扩展的现象。
铺展发生条件为：△G S=γSL+γLG-γSG≤0S=γSG-γSL-γLG≥0 （S：铺展功）一般，若液体能够在固体表面铺展，则沾湿和浸湿现象必然能够发生。
从润湿方程可以看出：固体自由能γSG越大，液体表面张力γLG越低，对润湿越有利。
2.接触角和润湿方程（杨氏方程）接触角：固、液、气三相交界处自固-液界面经过液体内部到气液界面处的夹角。
接触角与固-液，固-气和液-气表面张力的关系可表示为：γSG-γSL=γLG COSθ杨氏方程COSθ=（γSG-γSL）/γLG加入表面活性剂，γLG↓γSL↓ COSθ↑θ↓θ＞90°不润湿θ＜90°润湿θ越小润湿越好θ=0°或不存在→铺展将杨氏方程代入W A W i SW A =γLG （1+ COS θ）≥0 θ≤180° W i =γLG COS θ ≥0 θ≤90° S =γLG （ COS θ-1） ≥0 θ≤0° 纤维特性=γSL +γLG COS θ θ前进接触角 由于液体表面曲率，液体在毛细管中提升力大小为2πr γLG COS θ。
定义 临界点：单组分物质体系的临界点是该体系两相共存的最高压力和最髙温度。
泡点：是指温度（或压力）一泄时，开始从液相中分离出第一批气泡时的压力（或温度）。
露点：是指温度（或压力）一沱时，开始从气相中凝结出第一批液滴时的压力（或温度）。
接触分离（闪蒸分离）：指使油气烧类体系从油藏状态变到某一特左温度、压力，引起油气分离并迅速达到平衡 的过程。
特点：分出气较多，得到的油偏少，系统的组成不变。
多级分离：：在脱气过程中分几次降低压力，最后达到指圧压力的脱气方法。
多级分藹的系统组成是不断发生变 化的。
微分分离：在微分脱气过程中，随着气体的分离，不断地将气体放掉（使气体与液体脱离接触）。
特点：脱气是在系 统组成不断变化的条件下进行的。
地层汕的溶解汽油比：把地层油在地而条件进行（一次）脱气，分离出的气体在标准条件（20度O.lOIMPa ） 下的体积与地面脱气原汕体积的比值。
左义2： lm3的地面脱气油，在油藏条件下所溶解的气体的标准体积。
地层汕相对密度：地层温度压力条件下的元有的相对密度（=地层条件下油密度/4度的水密度）。
“原汕相对密度” -表示地面油相对密度。
地层油的体积系数：原汕在地下的体积与其在地面脱气后的体积之比。
地层汕的两相体积系数：油藏压力低于泡点压力时,在给立压力下地层汕和其释放出气体的总体积与它在地而脱 气后的体积之比地层汕的等温压缩系数：在温度一左的条件下，单位体积地层油随压力变化的体枳变化率（P>Pb ） 地层水的矿化度：表示地层水中无机盐量的多少，mg/L地层水的体积系数：在地层温度、压力下地层水的体积与其在地而条件下的体积之比。
地层水的压缩系数：在地层温度下，单位体积地层水的体积随压力变化的变化率 地层水的粘度：反应在流动过程中水内部的摩擦阻力。
渗透性：岩石中流体可以在孔隙中流动的性质。
绝对渗透率：渗透率仅与岩石自身的性质有关，而与所通过的流体性质无关，此时的渗透率称为岩石的绝对渗 透率。
第三章一、基本概念1.自由表面能：表面层分子比液相内分子储存的多余的“自由能”，这就是两相界层面的自由表面能。
2.界面张力：在液体表面上，垂直作用在单位长度的线段上的表面紧缩力。
（体系单位表面积的自由能，也可想象为作用于单位面积上的力。
）3.吸附：由于物质表面的未饱和力场自发地吸附周围介质以降低其表面的自由能的自发现象。
（PPT：溶解在具有两相界面系统中的物质，自发地聚到两相界面层上，并降低界面层的界面张力。
）4.润湿：当不相混的两相（如油、水）与岩石固相接触时，其中一相沿着岩石表面铺开，其结果使体系的表面自由能降低的现象。
5.润湿性：当存在两种非混相流体时，其中某一种流体沿固体表面延展或附着的倾向性。
6.润湿滞后：在一相驱替另一相过程中出现的一种润湿现象，即三相润湿周界沿固体表面移动迟缓而产生润湿接触角改变的现象。
7.动润湿滞后：在水驱油或油驱水过程中，当三相界面沿固体表面移动时，因移动的迟缓而使润湿角发生变化的现象。
8.静润湿滞后：指油、水与固体表面接触的先后次序不同时产生的滞后现象（即是以水驱出固体表面上的油或以油驱除固体表面的水的问题）。
9.毛管压力：毛管中由于液体和固体间的相互润湿，使液—气相间的界面是一个弯曲表面。
凸液面，表面张力将有一指向液体内部的合力，凸面像是紧绷在液体上一样，液体内部压力大于外部压力；凹液面，凹面好像要被拉出液面，因而液体内部的压力小于外部压力，这两种附加力就是毛管压力。
10.毛管压力曲线：含水饱和度与毛管压力间关系的曲线。
11.排驱压力：非湿相开始进入岩样最大喉道的压力，也就是非湿相开始进入岩样的压力。
12.饱和度中值压力：（）在驱替毛管压力曲线上饱和度为50%时所对应的毛管压力值。
13.中值喉道半径：相应的喉道半径，简称中值半径。
14.驱替过程：当岩石亲油时，必须克服施加一个外力克服毛管力，才能使水驱油。
15.吸允过程：对于实际油层，当岩石亲水时，按计算，则为正、h也为正，水面会上升。
中国石油大学 油层物理 实验报告实验日期： 成绩：班级：石工 学号： 姓名： 教师： 同组者：岩石润湿性测定实验一、实验目的1．了解光学投影法测定岩石润湿角的原理及方法； 2．了解界面张力的测定原理及方法； 3．加深对岩石润湿性、界面张力的认识;二、实验原理1．光学投影法测定岩石润湿角液体对固体表面的润湿情况可以通过直接测定接触角来确定;将待测矿物磨成光面,浸入油或水中,如图1所示,在矿物光面上滴一滴水或油,直径约1～2mm,然后通过光学系统将一组光线投射到液滴上,将液滴放大、投影到屏幕上,直接测出润湿角,或测量液滴的高度h 和它与岩石接触处的长度D,按下式计算接触角θ：2tan=2hDθ式中 θ—润湿角,；h —液滴高度,mm ；D —液滴和固体表面接触的弦长,mm;图1 投影法测润湿角示意图2．悬滴法测定液滴界面张力悬滴法适用于密度差较大的测定液-液或气-液之间的界面张力,测量范围为10-1～10-2 mN/m;液体自管口滴落时,当液滴接近最大直径时,用光学设备记录下液滴图像;测量液滴的相关参数,利用下式计算界面张力：2=e gd Hρσ∆ 12=ρρρ∆- S =snn ed d 式中 σ—界面张力,mN/m ；1ρ、2ρ—待测两相流体的密度,g/cm 3；ρ∆—两相待测试样的密度差,g/cm 3；e d —实际液滴的最大水平直径,cm ；sn d —从液滴底部算起,高度为10e nd 高度处液滴的直径,cm ；n S —液滴10e nd 高度处的直径与最大直径的比值；H —液滴形态的修正值,由n S 查表得到;a 烧杯中气泡或液滴形状b 气泡或液滴放大图图2 悬滴法测界面张力示意图三、实验流程图3 接触角测定仪四、实验操作步骤1.打开接线板的电源开关;2.顺时针旋转仪器后面的光源旋钮,光源亮度逐渐增强;3.打开接触角软件图标,开启视频;4.调整滴液针头：先向下移动滴液针头,停在变倍显微镜水平线以上的位置,然后旋转固定在上下移动器上的水平移动旋钮,左右调整针头,当软件图像显示窗口出现针头虚影时停止;5.调整调焦手轮,直到图像清晰;6.将显微镜放大倍数调整到倍;7.将吸液管吸满液体安装在固定夹上;旋转测微头,液体将缓缓流出,形成液滴;8.用脱脂巾擦干针头上的液体,再在工作台上放置被测的固体试样;9.上升移动工作台至界面上红色水平线的下方1mm左右,见图4;10.旋转测微头,当针头流出液体形成小液滴大约3-5ul左右的液体时停止;11.旋转工作台升降手轮,使试样表面接触液滴,然后下降一点;液滴显示在视窗内,见图5;12.点击开始试验绿色三角形图标,试验将按照设置的时间间隔自动拍摄图像,直至完毕;13.关闭视频,点击软件界面下面的电影图片任意一张,图片将显示在大窗口中,见图6;图4 图5 图614.接触角分析方法1切线法选择一张拍摄图像在测量屏内进行测量;选择切线法图标,在液滴的一端左键点击一下松开,拉向另一端点点击一下,沿液体外轮廓做液体的切线,数值自动显示在图像的左上角上;点击右键将结果可以保存在图片上;2高宽法选取此方法图标,在液体一端点击一下,然后拉向另一端点击,液滴地平线中点有一个小竖线,鼠标移动到地平线中点点击一下,竖向拉向液体的最高点,接触角值自动显示出来;点击右键将结果保存在图片上;3圆环法选取此方法图标,按提示在液滴一端点击一下,再在圆环上选择第二点,最后在液滴的另一端点点击一下;拖动鼠标返回到第一端点点击鼠标,松开后拉向另一端点,接触角自动显示;点击右键将结果保存在图片上;4基线圆环法选取此方法图标,显示一条水平线,将其移动到液体的底面;在液体轮廓上点击两点,包括液体外线,点击一下;接触角值自动显示;点击右键保存测量值即可;五、实验数据处理图片处理方法润湿角/切线法高宽法圆环法基线圆环法表1 光学投影下各处理方法测量的湿润角数据记录测量方法固体性质液滴与固体接触时间/s液滴高度h/mm弦长D/mm润湿角/计算值切线法值座滴法亲水性—11 53表2 光学投影下高宽法测量的湿润角数据记录图7 切线法测量结果图8 高宽法测量结果图9 圆环法测量结果图10 基线圆环法测量结果六、小结通过本次实验,我学习了光学投影法测定润湿角的原理,了解了界面张力的测定原理,学会了运用计算机软件通过不同的方法测量润湿角的方法,加深了对岩石润湿性和界面张力的认识;实验中应注意液滴不宜过大,否则重力会对实验结果产生一定的影响,导致实验结果存在误差;。
