химический каталог




Курс физической химии. Том I

Автор Я.И.Герасимов

учим:

Р' ~р" = о (^ + k2) (XVII, 22)

причем центры кривизны лежат в фазе I. Если центры кривизны лежат в фазе II, то

Р" — Р' = о (kx + k,) (XVII, 22а)

Эти уравнения показывают, что разность гидростатических давлений в смежных фазах равна произведению межфазного поверхностного натяжения на кривизну поверхности. Это основные уравнения механического равновесия для подвижных (жидких) поверхностей раздела. Давления Р' и Р" равны только в том случае, когда k1=k2=Ol т. е. когда поверхность раздела плоская.

§ 2. Некоторые частные случаи механического равновесия поверхностного слоя с газообразными и жидкими фазами

1) Давление газа внутри сферического пузырька (рис. XVII, 3).

Для внутренней сферической поверхности раздела газ I—жидкая пленка II по уравнению (XVII, 22):

р р

* газ внутри * жидкость

Для внешней сферической поверхности раздела жидкая пленка II—газ III по уравнению (XVII, 22):

Р -Р =

1 жидкость 1 газ снаружи , ,

г -\- аг

Пренебрегая величиной dr, которая мала по сравнению с величиной г, и складывая эти уравнения, получаем:

Р — Р = —

1 газ внутри 1 газ снаружи

Таким образом, давление внутри пузырька больше внешнего давления на величину Ас/г. Для воды при 20 °С (з=73 дин/см) эта величина составляет:

При г = 1 см 292 дин/см2, или 2,89-10~4 атм

» г = 10~4 см (1,и) 2.92-106 » » 2,89 »

» г = 10~в см (100 А) . . . 2,92-108» » 289 »

Следовательно, эта разность давлений при размерах пузырька, соответствующих размерам коллоидных частиц (Ю-4—10~в см), доходит до сотен атмосфер.

2) Капиллярное поднятие жидкости (рис. XVII, 4). Центр кривизны поверхности, разделяющей газ (фаза I) и жидкость

(фаза II) в капилляре, лежит в фазе газа. Следовательно, по уравнению (XVII, 22):

р, р,/ 2а cos Ь

где Ь—угол смачивания, а г—радиус капилляра. Так как Р'—Р* — = (о"—%')gh, где В* и о'—плотности жидкости и газа, a h—высота капиллярного поднятия, то

(У — о') g B"g

rh

2cos&

2cos&

(плотность газа о' обычно много меньше плотности жидкости о"). Эта формула позволяет определить поверхностное натяжение,

если известен радиус капилляра и измерена высота капиллярного поднятия

а =

rb"gh

2cos&

или радиус капилляра, если известно поверхностное натяжение жидкости и измерена высота капиллярного поднятия (для этой цели применяются жидкости, полностью смачивающие стенки капилляра, & = 0):

Г =

b"gh

Если центр кривизны лежит в жидкости, cos & и величина H становятся отрицательными—это случай несмачивающей жидкости, например ртути в стеклянном капилляре.

Из уравнений (XVII, 22) и (XVII, 22а) следует, что

г ^ ± 2j cqs & (XVII. 23)

т. е. прилагая к газу (в случае смачивающей жидкости) или к жидкости (несмачивающей) соответствующее избыточное давление ДР, можно приостановить проникновение в капилляр жидкости (смачивающей) или заставить войти в капилляр жидкость (несмачивающую). Последнее используется для определения размеров пор пористых тел методом вдавливания в них несмачивающей жидкости—ртути. Измеряя величину ДР, при которой ртуть входит в пору, определяют эффективные радиусы пор (соответствующие эквивалентному круглому капилляру). Например, ртуть (с~465 дин/см) при ДР«500 атм начнет входить в кварцевые или стеклянные капилляры (^^145°) или поры силикагеля с

эффективными радиусами около 150 А.

Уравнение (XVII, 22) находит важное применение в теории капиллярной конденсации паров (см. стр. 521 и сл.)

§ 3. Фундаментальные уравнения для поверхностного слоя. Адсорбционная формула Гиббса

Согласно уравнениям (XVII, 15) и (XVII, 16) полная поверхностная энергия слоя № является однородной функцией первой степени факторов емкости S<5>, s и п<3> (величины поверхностной энтропии S(s> и адсорбции nf пропорциональны величине

поверхности раздела s). Поэтому величина № пропорциональна этим факторам емкости, т. е. согласно уравнениям (XVII, 15) и (XVII, 16)

= TS& + os + Е (XVII. 24)

Полный дифференциал величины имеет вид:

dU& = TdS& + S dT + ods + sdo + E ^dnf +

Это выражение совместимо с выведенным ранее уравнением (XVII, 15) лишь при условии следующей связи между изменениями факторов интенсивности в поверхностном слое:

S dT -f- sdo -\- E nf dp, = 0 . (XVII, 25)

Отсюда при постоянной температуре получается:

sdo + Е npdpt = 0 (XVII, 26)

Уравнения (XVII, 24) и (XVII, 25), как и уравнения (XVII, 14) и (XVII, 15), являются фундаментальными уравнениями Гиббса для межфазного поверхностного слоя; уравнение (XVII, 26) аналогично уравнению Гиббса—Дюгема (см. стр. 172) для объемной фазы.

30*

Входящие в уравнения (XVII, 24)—(XVII, 26) величины U&r 5(s) и nW, ... зависят от величины поверхности раздела s, так что

для разных систем их трудно сравнивать. Поэтому целесообразно перейти к абсолютным величинам, отнеся эти величины к единице поверхности раздела s:

U^ls = U, (XVII, 27)

S/s=-Ss (XVII, 28)

nf/s » Г(. (XVII, 29)

Введенная Гиббсом величина Tt представляет избыток чис

страница 172
< К СПИСКУ КНИГ > 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 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229

Скачать книгу "Курс физической химии. Том I" (6.03Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
Мельница для соли
сюрприз для любимого купить
плафон такси на крышу спб
шумоглушмтель knk 250/9

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(08.12.2016)