接触角計算機は、液体による表面の濡れ性を測定するためのツールです。液体、固体、気体の界面で形成される角度を決定します。この接触角は、液体と固体表面の相互作用を評価するのに役立ち、材料科学、表面工学、流体力学などの分野で貴重な洞察を提供します。接触角が小さいほど濡れ性が高く、接触角が大きいほど濡れ性が低いことを意味します。
接触角計算の公式
接触角は次の式を使用して計算されます。
接触角 (θ) = arccos((γ_sv – γ_sl) / γ_lv)
詳細なフォーミュラ成分
- γ_sv（固体と蒸気間の表面張力）: 固体と周囲の蒸気の界面における表面エネルギー。
- γ_sl（固体と液体間の表面張力）固体と液体の界面における表面エネルギー。
- γ_lv (液体と蒸気間の表面張力): 液体と周囲の蒸気の界面における表面エネルギー。
- θ（接触角）: 液体、固体、気体の界面で形成される角度。通常は度で表されます。
仮定
- システムは熱力学的平衡状態にあります。
- 表面は均質かつ等方性です。
- 重力などの外力によって液滴が大きく歪むことはありません。
一般条件表
一般的な物質の典型的な表面張力の値を示す参照表を以下に示します。
| 物質 | γ_lv (mN/m) | 固体表面上の典型的な接触角（°） |
|---|---|---|
| 水 | 72.8 | 約0（超親水性）～150（超疎水性） |
| エタノール | 22.1 | 10-30 |
| グリセロール | 63.4 | 30-60 |
| マーキュリー | 485 | 〜140 |
この表は、表面張力の値と予想される接触角の概要を簡単に示し、結果の解釈に役立ちます。
接触角計算機の例
固体表面上の液滴の接触角を計算してみましょう。次のパラメータが与えられます。
- γ_sv（固体と蒸気間の表面張力）: 40mN/m
- γ_sl（固体と液体間の表面張力）: 30mN/m
- γ_lv (液体と蒸気間の表面張力): 50mN/m
計算：
値を次の式に代入します: 接触角 (θ) = arccos((γ_sv – γ_sl) / γ_lv)
接触角（θ）＝arccos（（40 – 30）/ 50）
接触角（θ）＝arccos（10 / 50）＝arccos（0.2）。
科学計算機を使用すると、接触角 (θ) ≈ 78.46° になります。
解釈：
計算された接触角は約 78.46° であり、液体による固体表面の適度な濡れ性を示しています。
最も一般的な FAQ
接触角は表面について何を教えてくれますか?
接触角は、表面の濡れ性に関する情報を提供します。角度が小さいほど濡れ性が高く（親水性表面）、角度が大きいほど濡れ性が低い（疎水性表面）ことを示します。
接触角は業界でどのように使用されていますか?
接触角 測定結果 防水、塗装、電子機器製造などの用途において、コーティング、清浄度、接着特性、材料の適合性を評価するために、さまざまな業界で使用されています。
接触角は90度を超えることはありますか？
はい、接触角が 90° を超えると、液体が表面上でうまく広がらないことを示し、これは疎水性表面の特徴です。