Felületi feszültség - studopediya
folyékony molekulák nagyon közel egymáshoz, úgy, hogy a vonzóerők éri jelentős értéket. Mindegyik molekula vonzza a szomszédos molekulák.
Ha a molekula belsejében található folyadék (ábra. 16), az eredő erő ható nulla. Más a helyzet, ha a molekula a felületi rétegben a folyadék. Gőzsűrűség (vagy gáz), amely határos a folyadék sokszor kisebb, mint a folyadék sűrűsége, így a kapott a által kifejtett erők a gőz molekulák lesz túl sokkal kisebb, mint az eredő erő által kifejtett folyékony molekulákat. Ennek eredményeképpen, minden molekula a felületi réteg lesz erő irányított a folyadék.
Ábra. 16. A megjelenése a felületi feszültség erők
Az átmenet a molekula a folyékony mélysége a felületi rétegben a molekula készült ható saját ebben a rétegben negatív üzemi. A mozgási energia a molekulák csökken, egyre potenciál. Így a molekulák a felületi rétegben van további potenciális energiát. A felületi réteg általában több energiát, amely szerves részét képezi a belső energia a folyadék.
Miután ez az extra energiát vezet az a tény, hogy a folyadék igyekszik csökkenteni a felületét. A folyadék úgy viselkedik, mintha bezárták a rugalmas feszített film hajlamos zsugorodni. Tény, hogy a film nem nem, a felületi réteg áll azonos molekulák, mint a többi folyékony.
Szellemileg megkülönböztetni folyadék felületi része által határolt zárt hurok hossza L. A vágy ezen a területen csökkenéséhez vezet az a tény, hogy ez jár a többi felületet érintő a felületi erők. Ezek az erők nevezzük erők a felületi feszültség. Nagyságrendjének a felületi erő kerül bevezetésre, amely az úgynevezett együtthatója a felületi feszültség (vagy a felületi feszültséget).
A felületi feszültség (# 945) - skalár fizikai mennyiség, egyenlő az arány a felületi modul F. húzóerő ható határoló felületi réteg L hossza. ez a hossz:
Terület megváltoztatását a felületi réteg állandó hőmérsékleten összeggel dS. meg kell csinálni a munkát
ahol # 945; - felületi feszültség együttható.
Amikor változó területének S1 S2 munka rendre egyenlő:
Amikor munkát végző felületi energiája a réteg változások # 916; Wpov.
.
Így lehetséges, hogy egy másik meghatározása a felületi feszültség.
felületi feszültség - skalár fizikai mennyiség, arány egyenlő a változás a potenciális energia a felületi réteg, hogy a változás a felszíni terület a réteget.
felületi feszültség együttható függ a kémiai összetétele a folyadék és a hőmérséklettől. A növekvő hőmérséklet, # 945; csökken és nullává válik a kritikus hőmérséklet.
Felületi feszültség függ lényegében a jelen lévő szennyeződések folyadékokban. Azokat az anyagokat, felületi feszültségének csökkentésére a folyékony, az úgynevezett felületaktív vegyületek (felületaktív anyagok). A legtöbb ismert felületaktív anyag, a vízhez képest a szappan. Ez jelentősen csökkenti a felületi feszültséget (mintegy 7,5 x 10 -2, hogy 4,5 x 10 -2 N / m). Viszonylag vizet felületaktív anyagok észterek, alkoholok, olaj, stb Egy molekuláris szempontjából hatása felületaktív anyagok az a tény magyarázza, hogy az erők a vonzás molekulák között, a folyadék nagyobb, mint az erő a vonzás molekulái között folyadék és szennyeződések. folyadék molekulák a felületi réteg nagyobb erővel a visszahúzott folyadékok, mint a szennyező molekula. Ennek eredményeképpen, a folyadék molekulák kerülnek át a felületi réteg mélysége, és a molekulák a felületaktív kényszerült, hogy a felszínre.
A felületaktív anyagokat, mint nedvesítőszereket, flotációs, habképző anyagot, diszpergálószerek - keménység csökkentők, lágyítók, kristályosítás-módosító és mások.
Minden előbb említett különleges feltételek, amelyek molekulái a felületi réteg, és a további tárgya teljes egészében a szilárd anyagok. Következésképpen, szilárd anyagok, mint a folyadékok, felületi feszültsége.
Ha figyelembe vesszük a jelenségek közötti határfelületen különböző médiumokban kell venni, hogy a felületi energiája folyékony vagy szilárd nem csak attól függ a tulajdonságait a folyékony vagy szilárd, hanem a tulajdonságait az anyag, amellyel határosak. Szigorúan véve, meg kell vizsgálni a teljes felületi energiája # 945; 12 a két kölcsönösen határos anyagok. Csak akkor, ha egy gáznemű anyag kémiailag nem reagálhat a másik anyaggal, és kicsit oldódik benne, beszélhetünk csak a felületi energia (vagy felületi feszültség együttható) a második folyékony vagy szilárd.
Ábra. 17. A határ egy folyékony, gáz és szilárd
Ha átnyúló egymással csak három összetevők: szilárd, folyékony és gáz halmazállapotú (. 17. ábra), az egész rendszer feltételezi egy konfigurációs megfelelő a minimális összes potenciális energia (felület a gravitációs mező, stb ...). Különösen, a kontúr amelyek szomszédosak a három anyag felszínén található a szilárd test úgy, hogy az összeg a nyúlványok az összes alkalmazott minden egyes eleme a kontúr a felületi feszültség erők abban az irányban, amelyben az áramköri elem lehet mozgatni (m. E. A képest érintőleges irányban szilárd felület) nulla. Ábra. 17, hogy az áramkör elem hosszának egyensúlyi állapotban # 916; l felírható a következőképpen:
ahol # 945; TG. # 945; és TJ # 945; xi - együtthatók a felületi feszültség a határokat: szilárd - gáz, szilárd - folyadék és -gaz folyadék.
Leszámolható belül folyékony szög # 952; közötti érintő a felületén a szilárd és a folyadék felszínén az úgynevezett érintkezési szög. Összhangban (37)
Az érintkezési szög határozza meg a kifejezés (38) csak azzal a feltétellel, hogy a
Ha a (39) nem teljesül, azaz, | # 945; TG - # 945; TJ |> # 945; xi. bármelyik értéke # 952; nem tudja megállapítani az egyensúlyt. Ez akkor fordul elő, két esetben.
1) # 945; TG> # 945; TJ + # 945; xi. Nem számít, hogy milyen kicsi szöget # 952;, erő # 945; TG felülmúlja a másik két (18. ábra, a.). Ebben az esetben, a folyadék felületén szétterjed a végtelenségig merev test - van egy teljes nedvesítő. Csere felszíni Szilárd - gáz két felület, szilárd - folyadék és folyadék - gáz energetikailag előnyös. Amikor teljesen átnedvesedik az érintkezési szög nulla.
2) # 945, TJ> # 945; n + # 945; xi. Nem számít, hogy a szög # 952; közel tc, a hálózati # 945; TJ felülmúlja a másik két (18. ábra, b.) Ebben az esetben, a felület, amelyen a folyadék határolja szilárd, összeesik, hogy egy pont, a folyadékot elválasztjuk a szilárd felület - a teljes nem-nedvesítő. Csere felszíni Szilárd - folyadék két felület, szilárd - folyadék és gáz - gáz energetikailag előnyös. Ha teljesen nem nedvesítő peremszög egyenlő π.
Ábra. 18. Teljes teljes nedvesedése és a nem-nedvesítő
Amikor feltétel (39), az érintkezési szög lehet akut vagy tompaszögű függően közötti arány # 945; TG és # 945; TJ. ha # 945; TG> # 945; TJ. Ezután COS # 952;> 0, és az a szög # 952; - akut (19. ábra, a.). Ebben az esetben is van, a részleges nedvesítő. ha # 945; TG <αТЖ. то cosθ <0, и угол θ — тупой (рис. 19,б). В этом случае имеет место частичное несмачивание.
19. ábra. Részleges Részleges nedvesítő és nem-nedvesítő