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On the Thermodynamic Stability of Liquid Capillary Bridges

Authors

  • Janet Aw Elliott,

    Corresponding author
    1. Department of Chemical and Materials Engineering, University of Alberta, 536 Chemical and Materials Engineering Building, Edmonton, AB, Canada T6G 2G6
    • Department of Chemical and Materials Engineering, University of Alberta, 536 Chemical and Materials Engineering Building, Edmonton, AB, Canada T6G 2G6
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  • Ovidiu Voitcu

    1. Department of Chemical and Materials Engineering, University of Alberta, 536 Chemical and Materials Engineering Building, Edmonton, AB, Canada T6G 2G6
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Abstract

Capillary condensation is important in the behaviour of various materials encountered in nature and in industrial processes. The behaviour of liquid capillary bridges has mostly been investigated from a mechanical perspective, with an emphasis on computing the relevant adhesion forces. In the present paper, a thermodynamic approach is used, computing the free energy of such systems (based on numerically constructed shapes of liquid bridges) in order to determine the nature and properties of their equilibrium states. The dependence of the thermodynamic equilibrium configurations on the geometry of the system is investigated, and comparisons are made with experimental findings reported in the literature.

Abstract

La condensation capillaire est importante dans le comportement de divers matériaux rencontrés dans la nature et dans les procédés industriels. Le comportement des ponts capillaires liquides a surtout été étudié d'un point de vue mécanique, l'accent étant mis sur le calcul par ordinateur des forces d'adhésion pertinentes. Dans le présent article, on utilise une approche thermodynamique utilisant le calcul par ordinateur de l'énergie libre de tels systèmes (d'après les formes numériquement construites des ponts liquides), dans le but de déterminer la nature et les propriétés de leurs états d'équilibre. La dépendance des configurations d'équilibre thermodynamique sur la géométrie du système est étudiée, et des comparaisons sont faites avec les résultats expérimentaux présentés dans la littérature scientifique.

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