Презентация на тему Поверхностные явления

в узких трубках, каналах и порах. 

ЯВЛЕНИЙ, ОБУСЛОВЛЕННЫХ ДЕЙСТВИЕМ МЕЖФАЗНОГО ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ

НА ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА НЕСМЕШИВАЮЩИХСЯ СРЕД.

На искривлённых жидких пов-стях пов-ное натяжение (уд. своб. пов-ная энергия) σ, вызывает возникновение добавочного давления, направленного в сторону фазы, по отношению к к-рой пов-сть вогнута.

Разность давлений, возникающая по обе стороны искривлённой пов-сти жидкости, – это капиллярное (или лапласово) давление.

dW = Δр·s·dr.
Она же dW равна произведению пов-ного

натяжения σ на прирост пов-сти ds: dW = σ·ds.

Уравнение Лапласа (1806 г.)

σds = Δр·s·dr = r1φ1·r2φ2Δрdr

для сферической
пов-сти (r1 = r2): Δр = 2σ/r

для несферич. пов-сти (r1 ≠ r2):

Δр

Δр зависит от кривизны пов-сти r и поверхностного натяжения σ.

r1 и r2 – радиусы кривизны пов-сти

9. Явление капиллярности.
Изменение формы и уровня жидкости в

капилляре:
а) смачивание стенок капилляра: поднятие и всасывание;
б) несмачивание: опускание и выталкивание жидкостей

При смачивании обр-ся вогнутый мениск и отрицательноe капиллярноe давление, компенсируется подъёмом жидкости в капилляре или всасыванием.

При несмачивании обр-ся выпуклый мениск и положительное капиллярное давление компенсируется опусканием жидкости в капилляре.

r < 0, Δр < 0

r > 0, Δр > 0

Δр = 0

влияет на давление насыщенного пара (р).
рр0

Лапласа, явл-ся основным ур-нием в физике и химии пов-ных

явлений.

р<р0

р>р0

насыщ. пара над вогнутой пов-стью кроме изменение уровня мениска

жидкости в капилляре явл-ся причиной капиллярной конденсации (тоже капиллярное явление).

р < р0

тем больше давление её насыщенного пара и тем менее

устойчиво её состояние. При наличии капель различных размеров (полидисперсная система) давление насыщ. пара над ними различно. Поэтому мелкие капли, обладая бóльшим давлением пара, испаряются; а из пара могут конденсироваться на пов-сти более крупных частиц и на плоской поверхности. Любая полидисп. система ТД неравновесна и неустойчива.

р1 > р2

r1 < r2

пар

пар

схожее уравнение (В. Оствальд, Г. Фрейндлих):
или
где

с0 – концентрация насыщенного раствора (растворимость) вещества,
с – концентрация в-ва в р-ре, равновесном с кристалликами размера r.

(25)

Ур-ние Осв.-Фр. показывает, что при растворении высокодисперсного в-ва можно получить р-р с конц-цией выше обычной растворимости.
Мерой растворимости тв. в-в явл-ся конц-ция насыщенного р-ра.

но поверхностные молекулы также несут избыточную энергию.
Т.д. неравновесность

таких систем вызывает перекристаллизацию вещества – рост крупных кристаллов в пересыщенном растворе за счёт растворения мелких (выращивание кристаллов).

сравнению с более крупными частицами вызывает и некоторое понижение

температуры их плавления.

Например, уменьшение размера частиц салола до 8 мкм понижает его температуру плавления от 42 до 38°С. Такие данные позволяют также составить представление о возможных значениях поверхностной энергии твёрдых тел.

при обр-нии новой фазы. Вначале образуются т.н. зародыши. Давление

пара над ними (или конц-ция р-ра) заметно выше давления насыщенного пара (конц-ции насыщенного р-ра). Т.о., для обр-ния мелких зародышей необходимо накопление избыточной энергии, т.е. создание пересыщенных состояний (пересыщенный пар при конденсации, пересыщенный раствор при кристаллизации и т. д.), что сильно тормозит образование новой фазы.
В тонкопористых телах с высокими значениями капиллярного давления Δр капил. явления в значительной мере определяют прочность, усадку, проницаемость и др. св-ва различных материалов, в том числе и строительных.

относятся также явления смачивания и флотации (прилипания малых тяжёлых

частиц к пузырькам газа в жидкой среде вследствие неполного смачивания).

2 - твердая частица.
1