ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Аномальные физические свойства связанной воды из "Моделирование в петрофизике " В формуле (20) учтены только силы молекулярного взанмо- действия, поэтому из расчетов следует, что разница плотностей поверхностной и объемной фаз становится весьма малой на удалении от твердой фазы лишь до сотен межмолекулярных расстояний. [c.19] Связанная вода наиболее существенно отличается по вязкости от объемной при толщине пленки 0,1-10- м и менее (рис. 4). [c.20] Выражение (24) практически аналогично уравнению (22) при среднем значении п 2. Сопоставление экспериментальных данных указанных выше авторов с эмпирической кривой, рассчитанной по (22), свидетельствует о их хорошей сходимости (рис. 4). Для расчетов средней эффективной вязкости связанного раствора электролита в пленке может быть принято выражение (23). [c.21] Электропроводность. Попытки теоретически и экспериментально исследовать электропроводность связанной воды в тонких пленках и тонкодисперсных системах делались многими авторами [25, 32, 34, 48]. В результате этих работ получены первые сведения об удельной электропроводности связанной воды и связанных растворов электролитов. Нами впервые предложено аналитическое выражение для электропроводности пленки связанной воды [32]. [c.21] Аномальная электропроводность связанного раствора электролита Хс обусловлена, во-первых, изменением концентрации ионов в его пленке и, во-вторых, уменьшением их подвижности во внешней части двойного электрического слоя. В большинстве случаев полагают, что концентрация ионов в указанном слое подчиняется экспоненциальному соотношению Больцмана и оказывает решающее влияние на изменение удельной электропроводности связанного раствора в случае малой его минерализации. Подвижность ионов пропорциональна скорости их движения, которая зависит от действующей на ионы движущей силы внешнего электрического поля, сопротивления среды, определяющейся ее вязкостью, и электрических сил, зависящих от величины заряда поверхности минеральной частицы и степени взаимодействия между гидратированными ионами. [c.21] Зависимость электропроводности связанного раствора электролита от толщины его слоя можно установить, используя закон изменения подвижности ионов по толщине пленки связанной воды. [c.21] Пусть ион заряда движется под действием внешнего электрического поля напряженностью Е в слое связанной воды, имеющей среднюю вязкость растворителя -Цв св и среднюю диэлектрическую проницаемость 8в св со скоростью Vi. Вектор напряженности внешнего электрического поля составляет угол а с нормалью к поверхности раздела твердая минеральная частица — раствор электролита. Эта поверхность раздела принимается плоской. [c.21] При движении иона на него действуют следующие силы. [c.22] И га — валентности катиона и аниона /к и /а — их эквивалентные электропроводности. [c.22] В выражении (29) для релаксационной силы торможения учитывается также и тепловое движение частиц. [c.22] Это нелинейное дифференциальное уравнение первого порядка. В общем виде оно, по-видимому, не может быть решено Б элементарных функциях. X. Лемке исследовал вид решений для уравнения подобного типа вблизи точки х = 0 с помощью разложений в ряды [32]. [c.23] Чтобы избежать весьма сложных и громоздких вычислений при решении уравнения (32), предполагаем движение иона в слое связанной воды толщиной h = x—Хо равномерным, т. е. dvldr=0, а на ион действует средняя сила /и ионно-электростатического поля, определяемая по формуле (19). [c.23] Подвижность иона I равна произведению абсолютной скорости иона Но на число Фарадея Р, т. е. [c.24] Сравнение теоретической формулы (43) с эмпирической (44) показывает их идентичность в изменении электропроводности связанной воды по экспоненциальному закону в зависимости от толщины ее пленки. [c.27] Зависимость электропроводности связанного раствора электролита от толщины его пленки Ав св, установленная по измерениям на образцах горных пород, носит более сложный характер (рис. 8). [c.27] Экспериментальными данными установлено, что диэлектрическая проницаемость ев св связанной воды при малых влажностях составляет 2—2,5, т. е. отличается от 8о воды свободной приблизительно в 32—40 раз. По опытным данным И. В. Жи-ленкова при количестве связанной воды в дисперсной системе не более 0,08% 8в св = 6-ь8. [c.28] Непосредственные измерения диэлектрической проницаемости водных пленок известной толщины осуществлены М. С. Мециком и др. [48, 49]. Толщина пленок, заключенных меладу двумя объемными фазами, состоящими из кристаллов слюды, изменялась от 0,7-10 до 37-10 м. При /1в св = 0,7-10 м диэлектрическая проницаемость 8в св пленки составляет 4,5 при /1в гв 15 10 м она приблизительно равна 80, т. е. не отличается от диэлектрической проницаемости воды в объеме (рис. 9). [c.28] КИ связанной воды при данном водонасыщении п — показатель степени, равный для условий опыта 1,38. [c.29] Формула (45) справедлива для диапазона изменения отношения св/л от 6,9 до 60 (рис. 10). [c.29] Вернуться к основной статье