The shape of liquid drops approaching a deformable liquid-liquid interface in three-phase systems with unequal densities

Summary

In a three phase system the shape of the draining film beneath a liquid drop of phase 1 approaching a deformable liquid-liquid interface between phases 2 and 3 is not spherical when the densities of the phases differ. The drop dimensions have been predicted theoretically by splitting the drop into a sessile part and a pendant part. These dimensions agree with those experimentally obtained for a pure system and also when surface active agent is present in the draining film if the interfacial tension is assumed to approach its minimum equilibrium value.

After rupture of the draining film of phase 2 the drop may remain at the interface or pass through it depending on the magnitude of the bouyancy and interfacial forces. Alternatively the drop may pass straight through the interface into phase 3 and become completely enveloped by a film of phase 2; when this finally ruptures a small drop of phase 2 returns to the interface.

Zusammenfassung

Betrachtet man ein 3-Phasen-System, in welchem ein Tropfen der Phase 1 sich der Grenzfläche zwischen Phase 2 und Phase 3 nähert, so sieht man, daß, falls die Dichte der Phasen verschieden ist, der unter dem Tropfen abfließende Film nicht kugelförmig ist. Die Dimensionen des Tropfens wurden theoretisch vorausgesagt, indem der Tropfen in einen oberen und einen hängenden Teil aufgeteilt wurde. Diese Dimensionen stimmen sowohl mit den in einem System experimentell erhaltenen Werten überein als auch für den Fall, daß ein oberflächenaktiver Stoff im abfließenden Film vorhanden ist, unter der Annahme, daß die Grenzflächenspannung ihren minimalen Gleichgewichtswert erreicht.

Reißt der aus Phase 2 bestehende abfließende Film, so kann der Tropfen an der Grenzfläche verweilen oder direkt durch sie hindurchtreten, je nach Größe des Auftriebs und der Grenzflächenkräfte. Tritt der Tropfen direkt durch die Grenzfläche in die Phase 3, so wird er gänzlich durch einen Film der Phase 2 umgeben. Reißt dieser Film, so kehrt ein kleiner Tropfen der Phase 2 zur Grenzfläche zurück.