二、接触角与Young方程式（Contact Angle and Young Equation）

在一个水平放置的光滑固体表面上（例如平板玻璃表面）滴上一滴液体，实验发现，不同液体物质在固体表面上往往会形成如图10—10所示的两种常见形状的液滴剖面。其中（a）为润湿情况，而（b）为不润湿情况。

图10—10 接触与各界面张力的关系

图中，当气—液—固三相接触达平衡时，从三相接触点O沿液—气界面作切线与固—液界面间的夹角（含有液体），称为接触角（Contact angle），用符号θ表示。接触角的大小，与所接触各相的界面张力有关。

根据界面张力的概念，当气—液—固三相接触达平衡时，三个界面张力在三相交界点O上，力的矢量之和为零。于是，接触角θ与三个界面张力有如下关系：

上式称为Young接触角方程，又称为润湿方程式。它是1805年由Thomas Young首先提出的，由此，我们可以很直观地利用接触角θ来度量润湿的性质，即：

（i）当θ＜90°， cosθ＞0， ΔG＜0，称为润湿，例如水可以润湿玻璃。

（ii）当θ＞90°， cosθ＜0， ΔG＞0，称为不润湿，例如水银不润湿玻璃。

作为两种极端情况：当θ=0°时，cosθ=1，称为完全润湿；

而当θ=180°时，cosθ=-1，称为完全不润湿。

将Young方程式（10—35）代入式（10—33a）， （10—33b）和（10—33c）三个式子中，可以得到判断三种不同程度润湿情况的相应的热力学判据条件如下：

测定接触角θ的实验方法很多，通常分为三大类： （1）角度测量法； （2）长度测量法； （3）重量测量法。

解：根据题意，水—乙醚—汞三相接触点O之合力为零，如图10—11所示，于是：

图10—11 水对汞的润湿