Класифікація поверхневих явищ


Дата добавления: 2014-10-03 | Просмотров: 1584


<== предыдущая страница | Следующая страница ==>

Для класифікації поверхневих явищ використаємо об’єднане рівняння І і ІІ законів термодинаміки для рівноважних систем з врахуванням поверхневої енергії:

dG = -SdT + Vdр + Smidni + jdq + sdS ( 2.1)

ni - кількість молів і-го компоненту;

q - кількість електрики;

s - поверхневий натяг;

S – площа поверхні.

Поверхнева енергія (sdS) може змінюватися за рахунок зміни:

1) енергії Гіббса (dG);

2)теплоти (SdT);

3)виконання роботи (Vdp);

4)хімічної енергії (Smidni);

5)електричної енергії (jdq).

Згідно другого закону термодинаміки в ізобарно-ізотермічних умовах самочинно відбуваються процеси, які йдуть зі зменшенням енергії Гіббса dG<0. Якщо вважати, що всі параметри рівняння (2.1) крім s і S не змінюються, або їх зміна в порівнянні зі зміною s і S незначна, тоді зміна енергії Гіббса дорівнює:

dG = d(s·S) ( 2.2)

dG = sdS + Sds ( 2.3)

а) якщо площа міжфазної поверхні залишається незмінною, то:

S=const, dS=0, dG = Sds

в цьому випадку будуть відбуватися процеси, в результаті яких зменшується поверхневий натяг (ds<0): адгезія, адсорбція, електричні та теплові явища на поверхні;

б) якщо поверхневий натяг залишається незмінним, то:

s=const, ds=0, dG = sdS

будуть відбуватися процеси, в результаті яких зменшується площа міжфазної поверхні (DS<0): утворення рівної або сферичної поверхні, укрупнення частинок, коагуляція, коалесценція, ізотермічна перегонка.

 

2.2. Поверхневий натяг

 

Поверхневий натяг – це термодинамічна характеристика поверхні розділу фаз. Поверхневий натяг дорівнює роботі W, яку необхідно виконати в ізотермічних умовах для утворення одиниці площі S поверхні. Поверхневий натяг, це відношення сили F, що діє по дотичній до поверхні, до довжини периметра l цієї поверхні.

s = W/S = F ⁄ l [Дж⁄м²], [H⁄м]

 

Поверхневий натяг може бути записаний, як часткова похідна від будь-якого термодинамічного потенціалу системи по площі міжфазної поверхні при відповідних постійних параметрах системи.

( 2.4)

питома енергія Гіббса поверхні - GS, це енергія Гіббса одиниці поверхні. Енергія Гіббса поверхні з площею S дорівнює:

G = GS ·S ( 2.5)

Після диференціювання виразу (2.5) одержуємо:

dG = dGS ·S + GS ·dS; ( 2.6)

( 2.7)

Для індивідуальних речовин питома енергія Гіббса поверхні не змінюється зі зміною площі поверхні (∂GS/∂S)=0, тому поверхневий натяг дорівнює питомій енергії Гіббса поверхні.

s = GS ( 2.8)

Для розчинів GS = f(S) i GS ≠ s

Поверхневий натяг рідин є однаковий у будь-якій точці , у той час , як поверхневий натяг твердих тіл залежить від кристалічної решітки, форми поверхні і є параметром усереднення.

Значення поверхневого натягу для різних речовин наведено в табл.2.

Таблиця 2


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 | 61 | 62 | 63 | 64 |

При использовании материала ссылка на сайт Конспекта.Нет обязательна! (0.051 сек.)