30.水滴在固體上形成 105 度接觸角,以下說明何者錯誤?
(A)水的內聚力高於水在固體上的附著力
(B)接觸角與液體的表面張力有關
(C)此固體具有高的表面能(surface energy)
(D)此固體表面為疏水性
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統計: A(119), B(47), C(1475), D(136), E(0) #2970374
統計: A(119), B(47), C(1475), D(136), E(0) #2970374
詳解 (共 2 筆)
#7439887
要解這類的題目,核心觀念在於:「接觸角大(> 90^\circ)代表不潤濕、疏水、固體表面能低」。
以下為您詳細解析各個選項:
? 錯誤的敘述(答案)
(C) 此固體具有高的表面能(surface energy)
錯誤原因: 當固體表面具有高表面能時,它會強烈吸引液體分子,試圖拉平液滴以降低系統能量,從而形成極小的接觸角(好潤濕)。
相反地,本題中水滴在固體上形成 105^\circ 的大接觸角(> 90^\circ),代表該固體表面對水沒有吸引力,屬於**低表面能(Low surface energy)**固體(例如特氟龍 Teflon 或蠟)。
? 正確的敘述(不選)
(A) 水的內聚力高於水在固體上的附著力
解析: 接觸角大於 90^\circ 時,意味著液體分子「自己抱緊自己(內聚力 Cohesion)」的傾向,大於「液體貼附在固體表面(附著力 Adhesion)」的倾向,因此水滴會縮成球狀。
(B) 接觸角與液體的表面張力有關
解析: 根據楊氏方程(Young's Equation),接觸角 \theta 是由固體表面能(\gamma_{sg})、液體表面張力(\gamma_{lg})以及固液界面張力(\gamma_{sl})三者平衡決定的:
因此液體的表面張力絕對會直接影響接觸角的大小。
(D) 此固體表面為疏水性
解析: 在定義上,水與固體表面的接觸角大於 90^\circ(此處為 105^\circ),就屬於不潤濕(Non-wetting),對水而言即稱為**疏水性(Hydrophobic)**表面。
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