Энергия Гельмгольца поверхности раздела

При контакте трех фаз — твердой, жидкой и газовой (рис. 1.75) в точке контакта устанавливается определенный угол 0 между твердой поверхностью и касательной к поверхности раздела газ — жидкость. Этот угол называется краевым углом смачивания, или просто краевым углом. Из ус-словия минимума поверхностной энергии Гельмгольца [28] получается соотношение, известное в литературе как формула Юнга [c.85]

Другой вид нестабильности — Кельвина — Гельмгольца, наблюдается, когда две жидкости движутся с разными тангенциальными скоростями относительно поверхности раздела. Кинетическая энергия движения обусловливает некоторое волнообразное возмущение поверхности, возрастающее по амплитуде, и это ведет к смещению жидкостей. Разрыв поверхности раздела происходит в этом случае даже при малых сдвиговых скоростях, когда течение ламинарное. По мере возрастания нестабильности внутреннее трение (вязкость) и поверхностное натяжение уменьшаются. [c.30]

Если состав равновесных фаз постоянен, то частная производная энергии Гиббса по площади раздела фаз при постоянных температуре и давлении представляет собой поверхностное натяжение а. Его можно также определить как частную производную энергии Гельмгольца, внутренней энергии и энтальпии по площади поверхности раздела фаз. В соответствии с этим [c.30]

Удельная свободная поверхностная энергия поверхности раздела двух фаз (а и ) fa = [- — ( а + )]/o)a - Здесь Fa = = i/ — — энергия Гельмгольца фазы а Ua, Та, S —внутренняя энергия, абсолютная температура и энтропия фазы а соответственно fp —энергия Гельмгольца фазы f —общая энергия Гельмгольца двухфазной системы, имеющей поверхность раздела фаз площадью соа . Разность [f — (/ а + )] представляет общую свободную энергию поверхностного слоя / в- [c.14]

Самоорганизация и эволюция коллоидной наносистемы заложена в высокоразвитой поверхности и термодинамической неустойчивости коллоидных кластеров. Избыток свободной энергии, обусловленный наличием поверхности раздела между дисперсной фазой и дисперсионной средой, стимулирует протекание различных процессов, приводящих к уменьшению свободной энергии Гельмгольца. Без учета химического потенциала [c.352]

При изучении характера поверхности порошкообразных или пористых материалов измерение угла смачивания 0 затруднительно, поэтому используют другие характеристики процесса смачивания. Например, можно количественно определить калориметрическим методом теплоту смачивания, которая выделяется при погружении твердого вещества в жидкость. Теплоту смачивания обычно относят к единице поверхности или массы смачиваемого вещества и выражают в Дж/м или Дж/кг. Смачивание твердой поверхности жидкостью приводит к образованию новой фазовой границы твердое тело — жидкость вместо исходной границы раздела твердое тело — воздух и сопровождается уменьшением поверхностной энергии Гиббса. Теплота смачивания равна изменению полной поверхностной энергии 1 кг твердого вещества при перенесении его из воздуха в жидкость и связана с изменением поверхностной энергии уравнением Гиббса—Гельмгольца [c.314]

Для границы раздела двух текучих фаз (жидкость — газ, две несмешивающиеся жидкости) эта величина тождественна коэффициенту поверхностного натяокения жидкости, т. е. выступает как сила, действующая по касательной к границе и приходящаяся на единицу длины линии раздела [21]. Значения удельной энергии Гельмгольца поверхности твердого тела на границе с жидкостью (От.ж) или с газом (СТт.г) [c.83]

Отсюда можно заключить, что межфазное поверхностное натяжение представляет собой свободную поверхностную энергию Гельмгольца единицы поверхности при постоянных 7, V и постоянной концентрации слоя. Иначе поверхностное натяжение можно рассматривать как силу, действующую на единицу длины контура поверхности раздела фаз. Из уравнений (ХПГПО) и (ХП1.П2) следует, что при постоянной температуре для единицы поверхности изменение поверхностного натяжения определяется следующим выражением [c.348]

В поверхностном слое раствора присутствуют и молекулы растворителя, и молекулы растворенного вещества. Поэтому поверхностное натяжение раствора отличается от поверхностного натяжения чистого растворителя сго. Если поверхностное натяжение растворенного вещества (сг ) больше, чем поверхностное натяжение чистого растворителя, поверхностное натяжение раствора возрастает. Если же поверхностное натяжение растворенного вещества меньше, чем поверхностное натяжение чистого растворителя, то появление молекул растворенного вещества в поверхностном слое приводит к понижению поверхностного натялсения раствора. Молекулы растворенного вещества способны перемещаться в растворе, и за счет этого происходит перераспределение концентраций между объемом и поверхностью раствора, удовлетворяется стремление системы к снилсе-нию поверхностной энергии Гельмгольца А. Если а < сГо. они стремятся сосредоточиться в поверхностном слое если а > ао, напротив, стремятся перейти в глубь раствора. В обоих случаях концентрация растворенного вещества в объеме раствора и концентрация в поверхностном слое не равны между собой. Изменение концентрации растворенного вещества у поверхности раздела фаз называют адсорбцией. [c.204]

Если появление одного из компонентов смеси у поверхности раздела фаз приводит к снижению поверхностного натял ения, то ее концентрация у поверхности раздела фаз самопроизвольно увеличивается. Это явление — изменение концентрации вещества у поверхности раздела фаз по сравнению с объемной фазой — называют адсорбцией. Адсорбционные явления многообразны, так как многообразны возможные сочетания агрегатного состояния и состава пограничных фаз. Однако все они имеют общую термодинамическую природу — осуществляются с понилсением энергии Гиббса (или энергии Гельмгольца в зависимости от условий). [c.206]

Избыток энергии в поверхностном слое, отнесенный к единице поверхности и обусловленный различием межмолекулярных взаимодействий в обеих фазах, называется удельной поверхностной энергией [1, с. 18 2 3] или, для кратности, просто поверхностной энергией 7. Поверхностную энергию часто определяют как работу в изотермическом обратимом процессе образования единйды площади поверхности раздела двух находящихся в равновесии фаз, которая совершается против молекулярных сил сцепления [1—7]. Согласно уравнению Гиббса—Гельмгольца [2] поверхностная энергия (точнее, свободная удельная поверхностная энергия V) является составляющей полной удельной поверхностной энергии С7 [c.53]

Рассматривая равновесие соприкасающихся фаг гетерогенной системы, мы не учитывали до сих пор особых свойств поверхности раздела и и> влияния на равновесие. Мы считали, что энергиг, и и энергия Гельмгольца Р системы, состояще/л из двух или нескольких фаз, равны сумме энерги или энергий Гельмгольца отдельных фаз. [c.223]

Развитие электрохимической кинетики стало возможным в значительной мере в результате успехов, достигнутых в познании строения границы раздела электрод — раствор. Теория двойного электрического слоя начала развиваться значительно раньше современного направления электрохимической кинетики и к моменту возникновения последнего достигла уже известного совершенства благодаря работам Г. Гельмгольца, Ж- Гуи, Д. Чапмена и О. Штерна. Фрумкин развил термодинамическую теорию поверхностных явлений на границе раздела фаз и теорию двойного слоя при адсорбции органических соединений (1919—1926) и ввел в электрохимию понятие о потенциале нулевого заряда двойного слоя, который является фундаментальной характеристикой металла (1928). В 1933 г. Фрумкин показал, что учет строения двойного слоя необходим для понимания кинетики электродных процессов, так как поле двойного слоя влияет на концентрацию реагирующего вещества у поверхности электрода и на энергию активации процесса. Так была установлена количественная взаимосвязь между двумя главными направлениями современной электрохимии и начался современный этап развития кинетики электродных процессов. [c.11]

Согласно уравнению (3.6) изменение общей работы на величину гРЕ при переносе гР кулонов через границу раздела электрод — раствор сопровождается изменением энергии активации катодного процесса на величину акгРЕ. Таким образом, коэффициент переноса катодного процесса характеризует влияние потенциала электрода на энергию активации электрохимической стадии катодного процесса. При этом предполагается, что скачок потенциала на границе электрод — раствор локализован между поверхностью электрода и внешней плоскостью Гельмгольца, на которой находятся центры участвующих в электрохимической стадии частиц. [c.107]

Микроскопический подход позволяет представить себе изменение активности атомов на поверхности, рассмотреть элементарные акты химической реакции, например, в процессе адсорбции или катализа, разделить вклад поверхностных и внутренних атомов. Термодинамический подход дает возможность предсказать существование и оценить параметры, характерные для наноразмерного состояния вещества, например свободную энергию Гиббса и Гельмгольца, минимальный размер кластера при нуклеации, поверхностное натяжение поверхности нанокластера и перераспределение поверхностного натяжения для двухфазных наносистем. [c.586]