загрузка...
загрузка...
На головну

ВІЛЬНА ПОВЕРХНЕВА ЕНЕРГІЯ

  1. III. Промениста енергія.
  2. Атомна енергія
  3. Больцманівського розподіл молекул по енергіях
  4. У термодинаміки. Внутрішня енергія
  5. ВПЛИВ ТЕМПЕРАТУРИ. ЕНЕРГІЯ АКТИВАЦІЇ
  6. Внутрішня енергія реального газу
  7. ДРУГИЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМІКИ. енергії Гіббса

Всі види поверхневих явищ обумовлені тим, що частинки, що знаходяться на поверхні розділу, по-різному взаємодіють з частинками дотичних фаз, причому ці

 
 

 Мал. 26.1. Схема дії міжмолекулярних сил всередині рідини і на її поверхні

взаємодії відрізняються по енергії від взаємодій частинок, що містяться всередині кожної фази. Наприклад, молекули, що знаходяться на поверхні рідини, випробовують неоднаковий вплив з боку молекул рідини і пара. Сили міжмолекулярної взаємодії молекул, розташованих на поверхні, не компенсовані, їх рівнодіюча не дорівнює нулю і направлена ??в сторону рідини (рис. 26.1).

Отже, потенційна енергія молекул на поверхні розділу фаз вище, ніж у молекул усередині фази. Ці відмінності в енергетичному стані всіх молекул поверхневого шару характеризуються вільної поверхневою енергією Gs.

Вільної поверхневою енергією називається термодинамічна функція, що характеризує енергію міжмолекулярної взаємодії частинок на поверхні розділу фаз з частинками кожної з контактуючих фаз.

Вільна поверхнева енергія залежить від кількості частинок на поверхні розділу, а тому прямо пропорційна площі розділу фаз і питомої енергії міжфазної взаємодії:

де  - Питома вільна поверхнева енергія, яка характеризує енергію міжфазної взаємодії одиниці площі поверхні розділу фаз, кДж / м2; S - площа поверхні розділу фаз, м2.

Питома вільна поверхнева енергія  дорівнює роботі освіти одиниці поверхні розділу і залежить від природи контактуючих фаз і температури. Залежно від агрегатного стану контактуючих фаз розрізняють поверхневі явища на рухомий и нерухомою поверхні розділу. У системах газ - рідина або рідина - рідина поверхню розділу рухлива, так як частинки поверхні розділу постійно оновлюються внаслідок теплового руху молекул кожної фази.

Питому вільну поверхневу енергію для рухливих поверхонь розділу фаз називають коефіцієнтом поверхневого натягу і позначають г/ж або ж/ж. Його величину можна визначити експериментально за допомогою сталагмометра і іншими методами. Для полярних рідин внаслідок сильнішого міжмолекулярної взаємодії коефіцієнт поверхневого натягу більше, ніж для неполярних рідин. так, повітря / вода = 0,73 кДж / м2, а повітря / гексан = 0,18 кДж / м2. З підвищенням температури а знижується, так як зменшується різниця в енергії міжмолекулярної взаємодії контактуючих фаз. При критичній температурі і вище, коли зникає різниця між газом, паром і рідиною, а енергія міжмолекулярної взаємодії в системі вирівнюється,  = 0.

У системах газ - тверде тіло або рідина - тверде тіло поверхню розділу нерухома. Питому вільну поверхневу енергію систем з нерухомою поверхнею розділу (  г / тв>  ж / тв) експериментально визначити важко, але її значення можна оцінити за здатністю твердої поверхні до змочування.

 
 

 Вільна поверхнева енергія Gs при постійному тиску збігається з термодинамічної функцією - енергією Гіббса, що характеризує стан поверхні розділу фаз в гетерогенних системах. Відповідно до II законом термодинаміки (розд. 4.4) все мимовільні процеси відбуваються в напрямку, що приводить до зменшення енергії Гіббса, тому і всі поверхневі явища протікають мимовільно тільки в тих випадках, коли вільна поверхнева енергія системи зменшується:

Оскільки вільна поверхнева енергія Gs залежить від двох параметрів - и S, то все поверхневі явища відбуваються мимовільно, якщо при цьому або знижується питома вільна поверхнева енергія (  <0), або зменшується площа поверхні розділу фаз (AS <0), або відбувається така зміна цих величин, щоб GS = S < 0.

До мимовільним поверхневим явищам, які супроводжуються зменшенням Gs за рахунок зменшення площі поверхні, відносяться: коалесценція - Злиття крапель рідини або бульбашок газу - і коагуляція - Злипання частинок в дисперсних системах.

До мимовільним поверхневим явищам, що супроводжується зменшенням Gs за рахунок зниження питомої вільної поверхневої енергії про, відносяться сорбція і її наслідки: змочування, емульгування та ін.



Попередня   257   258   259   260   261   262   263   264   265   266   267   268   269   270   271   272   Наступна

кондуктометричну титрування | ЕЛЕКТРИЧНА ПРОВІДНІСТЬ БІОЛОГІЧНИХ ОБ'ЄКТІВ В нормі І ПАТОЛОГІЇ | ВИНИКНЕННЯ подвійного електричного ШАРУ І ВИДИ ЕЛЕКТРИЧНИХ ПОТЕНЦІАЛІВ | ЕЛЕКТРОДНИЙ ПОТЕНЦІАЛ. Стандартного водневого електрода. ГАЛЬВАНІЧНІ ЦЕПИ. Рівняння Нернста | ВІДНОВЛЮВАЛЬНИЙ ПОТЕНЦІАЛ | дифузійної ПОТЕНЦІАЛ | МЕМБРАННИЙ ПОТЕНЦІАЛ | потенціометр | Хлорсеребряного електрода ПОРІВНЯННЯ | Іоно- І МОЛЕКУЛЯРНОСЕЛЕКТІВНИЕ ЕЛЕКТРОДИ ВИЗНАЧЕННЯ |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати