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臨界表面張力=表面張力=表面自由エネルギー
ですか?
さまざまなフッ素樹脂の表面自由エネルギーを調べております。

A 回答 (2件)

質問者さんは、どの程度の厳密性を求めているのですか?


厳密には、臨界表面張力と固体の表面張力は同じではないと思います。
しかしながら、実用的に臨界表面張力は有用な数値で、表面張力と
同じであるとして処理する事例も多くあります。

ヤングの式は、γs=γlcosθ+γslです。
ここで、接触角を0、つまりcosθ=1に外挿した時のγlが
臨界表面張力ですから、その時に
上記ヤングの式は、γs=γl+γsl となります。
ベルトローの法則が成立するとすれば、γsl =γs+γl−2√(γsγl)
これを代入すると
γs=γl+γs+γl−2√(γsγl)
0=2γl-2√(γsγl)
よって、γs=γl となります。
これらの法則が成立する場合は、臨界表面張力と固体の表面張力は
同じになりますが、実在の物質では、ベルトローの法則から
ずれることがよくあります。
物質によっては、液滴を垂らした時に、膨潤したり、表面組成が
変化してしまう場合もあります。

色々な系統(水素結合性や極性、酸塩基性など)の液滴ごとに
異なる臨界表面張力値が得られることもあります。

よって、厳密には異なったものです。
しかし、実用的には同じものであると処理する場合も多いですし、
有用です。

ところで、表面自由エネルギーと表面張力は、単位は異なりますが
同じものとして処理される場合がほとんどです。

でも、厳密には常に同じとは限りません。
単位長さを単位距離だけ引っ張って、新しい単位面積の表面を
作り出すわけですが、平面ならばよくても
球体などの曲面では、1cm×1cmが1cm2とはなりません。

でも、先ほど述べたように、ほとんど同じものとして取り扱われます。
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この回答へのお礼

ほぼ同じやねんな

お礼日時:2018/02/20 22:27

J-N-イスラエルアチヴィリの「分子間力と表面力」をお読み下さい、第三版が出ました、巨大な本ですが、摘まむだけでも衝撃を受けます。

私は50過ぎてからvan der Waals 半径の意味が分かりました。恥ずかしくはありません。他の教授達に詰め寄っても誰も知らないからです。
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この回答へのお礼

そんなん読まれへんわ

お礼日時:2018/02/20 22:26

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Q臨界表面張力とは?

臨界表面張力について、どのようなものかを
詳しく教えていただけないでしょうか?

また、具体的な物質(金属等)の臨界表面張力の具体的な値が
載っている本またはホームページをご存知でしたら、教えていただけないで
しょうか?

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんばんわ。

ある物体の表面に滴下したときに、接触角が0度になるような液体の表面張力を、その物体の臨界表面張力(γc)と云います。

例えば、水の表面張力(γl)は室温で72~73mN/m程度ですが、これを物体Aの表面にたらした時の接触角が85度だったとしますね。同じ物体Aに対する、γl=40mN/mの液体の接触角を測定すると、85度よりも必ず低くなります。さらに、γl=35mN/mの液体、γl=30mN/mの液体、というふうに、どんどん液体の表面張力を下げてゆくと、物体Aに対する接触角は次第にゼロに近づきます(濡れやすくなる)。仮に、γl=25mN/mの液体をもってきたときに、物体Aに対する接触角がゼロになったとすると、この物体Aの臨界表面張力γcは25mN/mである、ということになります。

(接触角の定義についてはご存知ですよね?液滴が物体との界面でなす角度です。)

実際には、数種の表面張力既知(γl)の液体に対する接触角(θ)を測定し、γlとcosθのプロットを作成して、cosθ=1になる点に外挿してγcを求めるのが一般的です。

清浄な金属表面は一般的には高エネルギー表面として知られるため、水に対しても接触角がゼロになるものがほとんどだと思われます。
室温で液体である物質の中では、水が最も表面張力の高い液体として知られているため、このような高エネルギー表面に対して上記のような方法で臨界表面張力を規定することはほぼ不可能です。(間接的な測定方法があるのかも知れませんが、残念ながら私は存じません)

こんなところでいかがでしょうか?

こんばんわ。

ある物体の表面に滴下したときに、接触角が0度になるような液体の表面張力を、その物体の臨界表面張力(γc)と云います。

例えば、水の表面張力(γl)は室温で72~73mN/m程度ですが、これを物体Aの表面にたらした時の接触角が85度だったとしますね。同じ物体Aに対する、γl=40mN/mの液体の接触角を測定すると、85度よりも必ず低くなります。さらに、γl=35mN/mの液体、γl=30mN/mの液体、というふうに、どんどん液体の表面張力を下げてゆくと、物体Aに対する接触角は次第にゼロに近づきます(...続きを読む

Q金属、ガラスのぬれ性

いろいろな固体の濡れ性を知りたいのですがよくわかりません。表面エネルギーが高いほうが濡れやすいとか接触角が小さい方が濡れやすいということだとかは和kったのですがそれを数値で載せているものにたどり着けません。乗っているサイトがあったら教えて下さい。知りたいのは鉄やステンレスや真鍮、銅などの金属とガラスのぬれ性です。
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Aベストアンサー

ANo.1です。いくらでも見つかるはずです。例えば

http://www007.upp.so-net.ne.jp/y-kondo/surface.htm

http://takahara.ifoc.kyushu-u.ac.jp/%E8%AC%9B%E7%BE%A9%E8%B3%87%E6%96%99/%E8%A1%A8%E9%9D%A2%E5%8C%96%E5%AD%A62/2009-3.pdf#search='%E8%A1%A8%E9%9D%A2%E8%87%AA%E7%94%B1%E3%82%A8%E3%83%8D%E3%83%AB%E3%82%AE%E3%83%BC+%E6%B8%AC%E5%AE%9A%E6%B3%95'

Q「PHR」という単位について

 樹脂の配合などにおいて添加剤の添加量を示すのに「PHR」や「phr」という単位を見かけるのですが、正式にはどういう意味なんでしょうか?

 自分としては「%」のつもりで解釈しているのですが、少し不安になってます。

 何かの略称とは思うのですが、それも判別がつきません。

 よろしくお願いします。

Aベストアンサー

日本語で「重量部」と言います。
樹脂の場合は P= per、H= hundred 、R = resin を表し、ゴムなら最後が R= rubber となります。

主の樹脂やゴムの重量を100として、その他配合、添加する物の重量を数字で表示します。
100分率の%と似ていますが、結果としてはその比率は違いますので、要注意です。

例えば、配合する物の合計が10であれば10÷110=約9%となりますが、仮に副樹脂を40として、
その他を代えなければ、10÷(100+40+10)=約6.6%となり、場合によっては、
大きく性質が変わる可能性があります。

Q表面張力(JIS濡れ試薬)と接触角の相関性

表面張力(JIS濡れ試薬 大きいほど親水、小さいほど疎水)と接触角には相関関係はあるのでしょうか?

Aベストアンサー

相関関係はあると思います。
濡れ試験液は表面張力の異なる液体が準備されているはずです。
固体にも表面張力が存在するので、表面張力を調べたい固体表面上に表面張力の異なる濡れ試験液を塗布して、はじき状態から固体の表面張力の大きさを推定するわけですよね。
液体を固体上にぬらしたときに生じる接触角とそれぞれの表面張力との間には有名なヤングの式が成立すると考えたら如何ですか。
固体の表面張力をs、液体の表面張力をL、固体と液体間に生じる界面張力をi、接触角をwとすれば、
ヤングの式は s=Lcosw+i になります。
ここで、界面張力の値が分からないので、界面張力はFowkesの式が成り立つと仮定すれば
i=S+L-2(s×L)1/2(平方根の意味)となりますから、ヤングの式に代入すれば界面張力を式から消すことができます。

ある固体上で種々の濡れ指数液を用いた場合、同じ固体上では、固体の表面張力sは一定だと考えられるので、Lを変化させたときにcosw(つまり接触角)がどのように変化するかが推定できるはずです。

同じ固体上に用いる場合、大きい表面張力の液体ほど接触角は大きくなるはずです。

用いる液体や固体の種類(水素結合、酸性、塩基性などの強さ)により、Fowkesの式は誤差が大きくなります。よって、上記関係式の誤差は大きくなるので、実測した場合、どれほどの精度になるのかははっきりしません。
こんな考え方もあるとか、推定する程度と考えればよいかもしれません。

相関関係はあると思います。
濡れ試験液は表面張力の異なる液体が準備されているはずです。
固体にも表面張力が存在するので、表面張力を調べたい固体表面上に表面張力の異なる濡れ試験液を塗布して、はじき状態から固体の表面張力の大きさを推定するわけですよね。
液体を固体上にぬらしたときに生じる接触角とそれぞれの表面張力との間には有名なヤングの式が成立すると考えたら如何ですか。
固体の表面張力をs、液体の表面張力をL、固体と液体間に生じる界面張力をi、接触角をwとすれば、
ヤングの式は s...続きを読む

Q固体・液体の表面張力

今、表面張力に興味を持っています。
いろいろな固体・液体の表面張力の値を教えてください。

Aベストアンサー

表面張力(表面自由エネルギー)の源は分子間力なので、分子間力の大きな物質ほど、表面張力も大きくなります。

エタノール     22.39   単位(mN/m)
1-プロパノール   23.71
ヘキサン      18.40
水         72.88 
水銀       485.50
以上は20℃での値

固体にも表面張力は存在します。
しかし、測定が難しいので、色々な工夫がされています。
その工夫の1つにジスマンという人が考案した
臨界表面張力があります。
(いろいろな種類の液的を固体上に垂らし、接触角が0になる液体の表面張力を外挿法で求め、
その液体の表面張力の値を目的とする固体の臨界表面張力と言います。)

臨界表面張力は、固体の表面張力そのものではありませんが、参考にはなると思います。
ポリプロピレン   29
ポリスチレン    33
ナイロン6.6     46
ポリエステル(PET)  43
テフロン      18

銅は融点では1300程度の値で、温度上昇と共に少しずつ表面張力が低下し1500℃では1200程度になるそうです。
固体の時は1800程度らしいですが、この時の測定方法は知りません。
(結晶構造を持つ物質の表面張力測定方法のひとつに、結晶のへき開面を作るときのエネルギーを測定したり、ゼロ・クリープ法と呼ばれる結晶粒界の位置で生じた溝のある細い針金に荷重をかけて、その値から計る方法などがあるらしいので、それらを用いた値だと思います。)

表面張力(表面自由エネルギー)の源は分子間力なので、分子間力の大きな物質ほど、表面張力も大きくなります。

エタノール     22.39   単位(mN/m)
1-プロパノール   23.71
ヘキサン      18.40
水         72.88 
水銀       485.50
以上は20℃での値

固体にも表面張力は存在します。
しかし、測定が難しいので、色々な工夫がされています。
その工夫の1つにジスマンという人が考案した
臨界表面張力があります。
(いろいろな種類の液的を固体上に垂らし、...続きを読む

Q素材の表面エネルギー

あるプラスチック関連の文献に「ポリプロピレンは無極性で素材の表面エネルギーが小さく密着性が悪い素材」とあったのですが、無極性で密着性が悪いというのは何となく理解できますが、素材の表面エネルギーが小さく密着性が悪いというのがうまく飲み込めません。この部分を分かりやすく説明していただけないでしょうか?

Aベストアンサー

おはようございます。

「表面エネルギー」とは、「表面自由エネルギー」のことですね。
物体の表面は、その自由エネルギーが最小になる方向に動きます。「密着性」は「濡れ性」とも言い換えられますが、表面自由エネルギーの高い物体は、他の物質と接することによって自由エネルギーを下げようとする傾向があるので、「濡れ性」がよいのです。

一方、表面自由エネルギーの低い素材は、他の物質(接着剤など)と接しているよりも、その素材が露出した状態でいた方がエネルギー的に安定なため、「濡れ性=密着性」が悪くなります。
テフロン(PTFE)などがよい例ですね。

Q有機溶剤の蒸発速度

 有機溶剤の蒸発速度が分かる書籍かデータベースを探していますが、
良い物が見つかりません。
 良い物が有りましたらお教え下さい。
 溶剤の揮発をシュミレート出来るソフトが有ればそれも教えていただきたいです。

Aベストアンサー

長期の外出で遅くなりました。

>欲しいデータはある溶剤に対して同じ条件での相対的な乾燥速度が解れば嬉しいです。

でしたら、#1でご紹介した本の中の溶剤一覧表に「飽和蒸気圧@20℃」の項目が一番参考になると思います。
飽和蒸気圧が大きい方が乾燥が早いですよね。

沸点より、さらに如実に乾燥速度を反映していると思います。

Q表面張力と粘性について!!

表面張力の勉強をしています!
表面張力と粘性は全く関係ないのでしょうか?
例えば高分子上に表面張力の分かっている液滴を垂らして接触角を測り、高分子の表面張力を測る液滴法(静滴法のとき)の時に、その液体の粘性が全く関係しないとは思えないのですが。水や、エチレングリコールなどと測りたい高分子との間に粘性は働かないのですか?
ちなみに、粘性の勉強はしていないので、素人的な質問だったらすません!!!

Aベストアンサー

すいません。気づくの遅れました。

>静的接触角で測るときは良い気もしますが,動的接触角(液滴を垂らして,固体に角度をつけて動いてる液滴の前進接触角や後退接触角を測るもの)の時は,関係しそうな気がするのですが…。どうなんでしょうか?

動的、つまり動いてるのですから、粘性の影響は出てくるでしょう。ただ、それは、表面張力と粘性の双方が、前進接触角や後退接触角に影響を与えているということで、表面張力と粘性が関係するということにはならないと思います。

Q結晶化温度とガラス転移点て関係あるんでしょうか。

PETは結晶性高分子だけどペットボトルが透明なのは溶かした後、急冷したから~と習ったのはいいのですが、どっかの掲示板に、同じような質問で、その答が「ガラス転移点以下で急冷したから。ポットのお湯につけとくと白濁するよ。」と書いてあり、「あれ、ガラス転移点って非晶が動き出す温度だよな・・・?。何か関係あるのかな・・」と思いました。
なんだか分かるような分からないようなこんがらがっているのですが、ガラス転移点以下で急冷したからと言う答って正しいんでしょうか。それとも結晶化温度というのはガラス転移点の事なんでしょうか。分かる方よろしくお願いします。

Aベストアンサー

No.1の方の回答の通り、また、ashlley-kateさんが最初に思った通り、
ガラス転移点は非晶質部分の分子が動けるか否かの境界点です。

分子には分子間力(水素結合・ファンデルワールス力など)があり、
それが最も強くなる状態に配列された状態が「結晶」です。
一方、「ガラス」というのは、この配列化が間に合わないまま熱運動が
小さくなったために、不安定な状態のまま配列が固定された状態です。

従って、結晶とガラスが混ざった高分子を加熱した場合、
 1)まず、充分に安定化されていないガラス部分の固定が解かれ、
 2)次に、さらに温度が上昇することで、安定化されていた結晶部分も
  固定が解かれる
ことになります。
この「1)」の時の温度がガラス転移点、「2)」の温度が融点(=結晶化温度)、
ということです。
高分子では、全ての部分で「最も安定な配列」になることは難しいため、
「ガラス転移点=融点」となることはまずなかったと思います。

前後の文脈がわからないのでなんとも言えませんが、引用された回答は、
好意的に解釈するなら、『ガラス転移点以下「に」急冷したから。』の
つもりだったのかもしれません。
(例えば「水などで」といった言葉を入れていたのを途中でやめたものの、
 そのときに消す助詞を間違えた、とか)


そちらの記述を見られて混乱しただけと思いますので、恐らく不要とは思いますが、
一応参考URLを挙げておきます。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AC%E3%83%A9%E3%82%B9%E8%BB%A2%E7%A7%BB%E7%82%B9
http://www.ecosci.jp/poly/poly_tmtg.html
(特に最後の図で、端的に表現されています)

No.1の方の回答の通り、また、ashlley-kateさんが最初に思った通り、
ガラス転移点は非晶質部分の分子が動けるか否かの境界点です。

分子には分子間力(水素結合・ファンデルワールス力など)があり、
それが最も強くなる状態に配列された状態が「結晶」です。
一方、「ガラス」というのは、この配列化が間に合わないまま熱運動が
小さくなったために、不安定な状態のまま配列が固定された状態です。

従って、結晶とガラスが混ざった高分子を加熱した場合、
 1)まず、充分に安定化されていないガラス部...続きを読む

Q比重の単位って?もうわけわからない・・・。

比重というのは、単位はなんなのでしょうか??
鉄の比重を7.85で計算すると考え、以下の疑問に答えてもらいたいのですが、
縦100mm・横100mm・厚さ6mmの鉄板の重さを計算したい場合、
100×100×6×7.85で計算すると、471000になります。
全部mに単位をそろえて計算すると、
0.1×0.1×0・006×7.85で、0.000471になります。

これで正確にkgの単位で答えを出したい場合、
0.1×0.1×6×7.85で、答えは0.471kgが正解ですよね?

・・・全く意味が解かりません。普通、単位は全部揃えて計算するものですよね??なぜ、この場合、厚さだけはmmの単位で、縦と横はmでの計算をするのでしょうか?

比重ってのは単位はどれに合わせてすればいいのでしょうか?

そして円筒の場合はどのように計算するのでしょうか?
まず、円の面積を求めて、それに長さを掛けるのですよね?
これは円の面積の単位はメートルにして、長さはミリで計算するのでしょうか??
わけわからない質問ですみません・・・。もうさっぱりわけがわからなくなってしまって・・。うんざりせずに、解かりやすく、教えてくださる方いましたらすみませんが教えて下さい・・。

比重というのは、単位はなんなのでしょうか??
鉄の比重を7.85で計算すると考え、以下の疑問に答えてもらいたいのですが、
縦100mm・横100mm・厚さ6mmの鉄板の重さを計算したい場合、
100×100×6×7.85で計算すると、471000になります。
全部mに単位をそろえて計算すると、
0.1×0.1×0・006×7.85で、0.000471になります。

これで正確にkgの単位で答えを出したい場合、
0.1×0.1×6×7.85で、答えは0.471kgが正解ですよね?

・・・全く意味が解かりません。普通、単位は全部揃えて計算するものですよね??...続きを読む

Aベストアンサー

#3番の方の説明が完璧なんですが、言葉の意味がわからないかもしれないので補足です

比重は「同じ体積の水と比べた場合の重量比」です
水の密度は1g/cm3なので、鉄の密度も7.85g/cm3になります
(密度=単位堆積あたりの重さ)
重さを求める時は「体積×密度(比重ではありません)」で求めます

おっしゃるとおり、計算をする時は単位をそろえる必要があります
100(mm)×100(mm)×6(mm)×7.85(g/cm3)ではmmとcmが混在しているので間違いです
長さの単位を全部cmに直して
10cm×10cm×0.6cm×7.85(g/cm3)=471g=0.471kg
と計算します(cmとgで計算しているのでCGS単位系と呼びます)

円筒の場合も同様に
体積×密度で求めます
円筒の体積=底面積(円の面積半径×半径×円周率)×高さ
です

比重=密度で計算するならば、水が1gになる体積1cm3を利用するために長さの単位をcmに直して計算してください
計算結果はgで出るのでこれをkgに直してください

最初からkgで出したい時は
水の密度=1000(kg/m3)
(水1m3の重さ=100cm×100cm×100cm×1g=1000000g=1000kg)
を利用して
目的の物質の密度=1000×比重(kg/m3)
でも計算できます
(このようにm kgを使って計算するのがSI単位系です)

0.1×0.1×6×7.85は#4の方がおっしゃるとおり
0.1×0.1×0.006×1000×7.85の0.006×1000だけ先に計算したのだと思います

#3番の方の説明が完璧なんですが、言葉の意味がわからないかもしれないので補足です

比重は「同じ体積の水と比べた場合の重量比」です
水の密度は1g/cm3なので、鉄の密度も7.85g/cm3になります
(密度=単位堆積あたりの重さ)
重さを求める時は「体積×密度(比重ではありません)」で求めます

おっしゃるとおり、計算をする時は単位をそろえる必要があります
100(mm)×100(mm)×6(mm)×7.85(g/cm3)ではmmとcmが混在しているので間違いです
長さの単位を全部cmに直して
10cm×10cm×0.6cm×7.85(g...続きを読む


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