Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Основные свойства дисперсных систем



определяются нескомпенсированной поверхностной энергией

Наличие значительного избытка свободной поверхностной энергии на межфазной поверхности, значение которой прямо пропорционально удельной поверхности.

Механизм возникновения поверхностной энергии рассмотрим на примере системы жидкость – газ (рис. 2). Для молекул, находящихся в объеме жидкой фазы, силы межмолекулярного взаимодействия симметричны, равнодействующая их равна 0.

Для молекул, расположенных на межфазной поверхности, симметрия сил нарушается: притяжение со стороны молекул газа слабее, чем со стороны молекул жидкости. В результате возникает результирующая сила, направленная внутрь более плотной (жидкой) фазы. Эту силу часто называют внутренним давлением. Чем сильнее различаются межмолекулярные взаимодействия в граничащих фазах, тем больше внутреннее давление. Так, для воды оно составляет 1,5×109 Па (14 800 атм.). Поэтому плотность капельных жидкостей практически не изменяется при увеличении внешнего давления. Такие жидкости называют несжимаемыми.

Рис. 2. Межмолекулярные взаимодействия внутри фазы и на поверхности раздела фаз
Жидкость
Газ

Нереализованная способность поверхностных молекул к взаимодействию обуславливает появление свободной поверхностной энергии Gпов.

Общая поверхностная энергия системы определяется площадью поверхности S и удельной поверхностной энергией s, называемой поверхностным натяжением:

Gпов = sS.

С точки зрения термодинамики, поверхностное натяжение – это работа обратимого процесса образования единицы площади новой поверхности при постоянных температуре Т, давлении р и составе жидкости.

Для образования новой межфазной поверхности необходимо перевести часть молекул из объема жидкости в поверхностный слой, затратив при этом работу против внутреннего давления, стремящегося втянуть молекулы поверхностного слоя внутрь фазы, т. е.

,

где обр – термодинамически обратимая работа; она отрицательна, так как совершается над системой.

При р, Т = const

-dAобр = dG,

где G – свободная энергия Гиббса,

В результате действия s текучие системы принимают форму с минимальной поверхностью фазы при заданном объеме – форму сферы. Поэтому такие жидкости называют капельными.

Поверхностное натяжение на границе двух конденсированных фаз называет межфазовым. Оно образуется на поверхности раздела двух взаимно нерастворимых жидкостей, твердого тела с жидкостью и двух твердых тел и обозначается соответственно sж-ж, sт-ж, sт-т.



Поверхностное натяжение с ростом температуры снижается. Это связано с ростом давления насыщенного пара и уменьшением нескомпенсированности межмолекулярного взаимодействия. Поэтому при оценке значений s необходимо указывать температуру.

При 293 К s воды составляет 72,75 мДж/м2, подсолнечного масла – 33, сырого молока – 45-60, а сухих вин – 46-52 мДж/м2, что ниже s воды.


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2019 год. Все права принадлежат их авторам!