Tensión superficial y ascenso capilar

Su conjetura es correcta: el ascenso de un líquido en un capilar no es solo una función de la tensión superficial líquido-aire, sino también de la energía superficial líquido-sólido, Y esta energía superficial líquido-sólido está presente en la ecuación y su efecto es representado por el parámetro del ángulo de contacto en la ecuación de ascenso capilar.

La derivación de la ecuación de elevación capilar parece ser un poco complicada, pero parece haber una buena descripción aquí: Derivación de la ecuación de elevación capilar

Tenga en cuenta la Figura 8.1 en el documento vinculado: aunque es el mismo líquido y el mismo aire para los dos capilares que se muestran, en un capilar el aumento es positivo mientras que en el otro el aumento es negativo. ¿La diferencia entre los dos capilares? En uno el ángulo de contacto es positivo mientras que en el otro el ángulo de contacto es negativo, presumiblemente porque los dos capilares están hechos de diferentes materiales por lo que tienen diferentes energías superficiales líquido-sólido.

Tiene razón: el ángulo de contacto es, de hecho, una función de las fuerzas entre el líquido y la pared. Entonces, cuando la ecuación de ascenso capilar predice el ascenso de un líquido con un ángulo de contacto dado, tiene en cuenta este efecto.

Entonces, ¿cómo se relaciona el ángulo de contacto con esta energía? La ecuación de Young-Dupré nos dice que la relación es:

$$\gamma(1+\cos\theta_c) = \Delta W_{SLV}$$

Así que dada la energía$W_{SLV}$por unidad de área para la interfase líquido/sólido, podemos encontrar$\theta$. Como puedes ver, si la energía es igual a la tensión superficial del líquido, entonces el ángulo de contacto será de 90°. Cuando la energía es mayor, el ángulo de contacto será inferior a 90°, lo que corresponde a superficies hidrofílicas. Para superficies hidrofóbicas, es al revés.