Перенос вещества поверхностного натяжения

В общем случае коэффициенты массоотдачи являются функцией двух групп факторов. Во-первых, они зависят от факторов, определяющих диффузионный перенос вещества к границе раздела фаз, и, во-вторых, от гидродинамического состояния межфазной поверхности. Очевидно, гидродинамические факторы будут оказывать влияние, аналогичное влиянию в бинарных системах, однако в многокомпонентных смесях диффузия имеет ряд специфических особенностей [64—661. Правда, в работах [67, 681 обращается внимание на различие в оценке глубины проницания (толщины пленки) по теории проницания для бинарной и многокомпонентной систем. В последнем случае речь идет уже о матрице глубин проницания, физический смысл которой в общем случае (при наличии перекрестных эффектов в матрице коэффициентов диффузии) не интерпретируется. Отмечено также [681, что КПД зависит от поверхностного натяжения компонентов. [c.345]

Гидродинамические особенности турбулентного потока в канале были рассмотрены в гл. 3. Здесь же следует отметить влияние гидродинамических условий на перенос вещества. В пограничном слое толщиной 8 (рис. 15-2) происходит резкое, близкое к линейному изменение концентраций поскольку в этой области потока скорость процесса определяется молекулярной диффузией, роль конвективной диффузии мала. Это объясняется тем, что на границе раздела фаз усиливается тормозящее действие сил трения между фазами и сил поверхностного натяжения на границе жидкой фазы. Образование гидродинамического пограничного слоя вблизи поверхности раздела фаз ведет к возникновению в нем диффузионного пограничного слоя толщиной 5д, обычно не совпадающей с 5 . В ядре потока массоперенос осуществляется в основном турбулентными пульсациями, поэтому концентрация распределяемого вещества в ядре потока практически постоянна. Как отмечалось выше, перенос вещества движущимися частицами, участвующими в турбулентных пульсациях, называют турбулентной диффузией. Перенос вещества турбулентной диффузией описывается уравнением, аналогичным уравнению (15.14а) [c.16]

Кинетика твердофазового спекания. В реальных технологических условиях спекание представляет собой сложный физический, а часто (особенно в многокомпонентных системах) и физико-хими-ческий процесс, включающий в себя перенос вещества, физические явления на границе фаз, фазовые превращения, химические реакции и т. д. Сложность этого процесса затрудняет его кинетическое описание, т. е. установление зависимости скорости спекания от различных определяющих его факторов. Таких факторов (часто взаимосвязанных) можно назвать очень много природа спекающегося материала, температура, коэффициент диффузии, дисперсность спекающихся частиц, величина пор и их распределение по размеру, поверхностное натяжение и вязкость конденсированной фазы, степень дефектности решетки и т. д. Влияние всех этих факторов на скорость спекания в реальных процессах осложняется тем, что в одном и том же случае может реализоваться несколько механизмов спекания, каждый из которых имеет свои кинетические особенности кроме того, кинетика спекания может быть неодинаковой на его различных стадиях. [c.338]

Впервые высказал мнение о том, что лишь до некоторой предельной степени дисперсности можно считать свойства вещества неизменными,, при высоких же степенях нельзя свойства больших масс переносить на диспергированные частицы. На примере измерения удельной поверхностной энергии системы, равной Ло= он доказал, что с увеличением дисперсности величина Л вначале увеличивается, пока поверхностное натяжение постоянно возрастает, затем, когда дисперсность приближается к молекулярной,— резко снижается. Им установлена зависимость, что удельная поверхностная энергия достигает максимума в коллоидных системах, что очень характерно для этих систем . Проблема дисперсности А. В. Думанским освещена в книгах О коллоидных растворах (1913 г.), Методы определения дисперсности золей, эмульсий и суспензий (1928 г.), Дисперсность и коллоидное состояние вещества (1932 и 1934 гг.) и др. [c.5]

Оценивая особенности процесса очистки кадмия и цинка с позиций массообмена, необходимо отметить аномально высокое поверхностное натяжение этих веществ. При нормальной температуре кипения поверхностное натяжение жидкого кадмия составляет 600,8 дин/см (ири 770 °С), для цинка а = 722,5 дин/см (при 913 °С). По этой причине при ректификации кадмия и цинка активная поверхность контакта фаз в насадочных колоннах значительно меньше, чем при ректификации органических веществ, и эффективность очистки в аппаратах данного тина относительно невысока. Так, при очистке кадмия от цинка высота единицы переноса Ло у в колонне с насадкой из колец Фенске 5 X 0,2 мм составила 0,2 м. Только при повышении нагрузки по жидкости и пару и переходе в режим инверсии фаз наблюдалось увеличение эффективности до = = 0,13 м [8]. [c.158]

Для удаления в виде пара влаги, находящейся в капиллярнопористом теле, необходимо затратить энергию на испарение жидкости и разрушение ее связи с материалом. Энергия эта определяется адсорбционными силами и силами поверхностного натяжения. Наименьшей энергией связи обладают молекулы жидкости, находящиеся на поверхности твердого тела и внутри крупных пор, наибольшей — молекулы, находящиеся в микрокапиллярах. Поэтому из микрокапилляров влага удаляется с наиболее высокой затратой энергии. Как уже было показано, механизм и кинетика переноса вещества в капиллярно-пористом твердом теле определяются его строением. Обычно для материалов, с которыми приходится иметь дело при сушке, характерна неоднородная пористая структура. Строгое математическое описание процессов сушки таких материалов представляет собой задачу чрезвычайной сложности. В связи с этим анализ процессов сущки основывается на использовании упрощенных моделей и опытных данных. [c.523]

В отсутствие влияния поверхностного натяжения AG данного процесса равно изменению свободной энергии при переносе п молей вещества из паровой фазы с активностью или давлением Р в жидкую фазу, характеризующуюся активностью или давлением Р°, т. е. [c.298]

Начиная с работ Д. И. Менделеева и Эндрюса, главное внимание в исследованиях критических явлений уделялось термостатическим характеристикам вещества, таким, как удельный объем, поверхностное натяжение, теплоемкость, растворимость. В настоящее время выдвигаются на первый план задачи изучения процессов переноса в достаточно широкой окрестности критической точки. Накопленные экспериментальные данные по своему объему и степени достоверности не удовлетворяют потребностей теории и практики. Для примера можно сослаться на измерения теплопроводности. [c.117]

Из соотношения (VI.3) следует, что перенос вещества (поток, приходящийся на единицу площади в соответствии с законом Фика) зависит как от коэффициента диффузии, входящего в уравнение Фика и составляющего для жидких сред приблизительно 10 м /с, так и от размеров частиц, растворимости вещества дисперсной фазы, поверхностного натяжения и температуры. [c.320]

Межфазное натяжение способствует переносу вещества. В термодинамически устойчивых (лиофильных) системах, поверхностное натяжение которых минимально, процесс изотермической перегонки отсутствует. В таких системах должен соблюдаться нормальный закон распределения частиц по размерам. [c.320]

Скорость поверхностного переноса ПАВ зависит от значения поверхностного натяжения раствора поверхностно-активного вещества и разности концентраций в тонком и утолщенном участках пленки. [c.64]

Том I (1962 г.) содержит общие сведения атомные веса и распространенность элементов единицы измерения физических величин соотношения между единицами измерения физических величин измерение температуры и давления математические таблицы и формулы важнейшие химические справочники и периодические издания основные данные о строении вещества и структуре кристаллов физические свойства (плотность и сжимаемость жидкостей и газов, термическое расширение твердых тел, жидкостей и газов равновесные температуры и давления критические величины и константы Ван-дер-Ваальса энергетические свойства теплопроводность электропроводность и числа переноса диэлектрическая проницаемость дипольные моменты вязкость поверхностное натяжение показатели преломления) краткие сведения по лабораторной технике. Имеется предметный указатель. [c.23]

Понижение а в растворах поверхностно-активных веществ сопровождается повыщением их концентрации в поверхностном слое раствора, так как перенос молекул этих веществ в поверхность, понижая поверхностное натяжение, требует меньщей затраты энергии, чем перенос молекул растворителя. Изменение концентрации растворенного вещества в поверхностном слое раствора (или вообще на границе раздела фаз) называется адсорбцией. [c.73]

Так как работа переноса молекул из объема в поверхностный слой производится против межмолекулярных сил, то поверхностное натяжение определяется главным образом энергией межмолекулярного взаимодействия. Ввиду этого изотопные эффекты в поверхностном натяжении, как и изотопные эффекты в теплотах парообразования, должны отражать различие энергии взаимодействия молекул для изотонных веществ. [c.228]

Тепловое разделение веществ состоит из тепловой стадии разделения (накопления различных компонентов в отдельных фазах) и стадии механического разделения фаз. Направленное движение молекул сопровождается переносом теплоты и работой изменения объема, т.е. связано с градиентом температуры и давления, если можно исключить действие других потенциалов, например электрического, магнитного, потенциала поверхностного натяжения. Создание градиента потенциалов может осуществляться различными способами [2]. [c.6]

Рассмотрим простейший пример двухфазная система с плоской поверхностью разрыва. В этом случае при любых п получаем / = Р=1, т. е. имеется одна степень свободы, и, следовательно, возможен объемно-поверхностный процесс переноса вещества. Для того чтобы проиллюстрировать такую возможность, снова воспользуемся примером, приведенным на рис. 4, наделив стенки сосуда адиабатическими свойствами. Тогда увеличение или уменьшение поверхности должно сопровождаться изменением параметров состояния каждому углу наклона сосуда будут соответствовать свои значения температуры, давления, поверхностного натяжения и других параметров системы. [c.43]

До сих пор нет еще достаточно удовлетворительного объяснения явления коалесценции, хотя оно почти несомненно связано с колебанием капель, описанным в части III. Однако связь между этими двумя явлениями еще не ясна, так как при наличии растворенного вещества поверхностное натяжение обычно уменьшается, и поэтому следовало бы ожидать скорее уменьшения, нежели увеличения размера капель. Далее, колебания капель наблюдались также, например, в системе этилацетат—вода, при переходе вещества из водной фазы в фазу растворителя, хотя коалесценция в этих условиях не наступала. Даже когда коалесценции и не наблюдалось, очевидно, происходили микроколебания и, может быть, микроэмульгирование (см. часть III), так как коэффициенты массопередачи часто значительно возрастали (см. ниже). О влиянии переноса растворенного вещества в неводных системах пока нет данных, хотя это и представляет существенный интерес. [c.99]

A.A. Жуховицкий предложил следующий механизм сажо-эмулъгирования жидкостей. На границе раздела двух жидких фаз при взаимодействии двух веществ, каждое из которых растворимо только в одной из соприкасающихся фаз, образуется поверхностно активное соединение. Протекающая в существенно неравновесных условиях адсорбция образующегося вещества способна приводить к резкому снижению поверхностного натяжения и самопроизвольному диспергированию одной из фаз в другой. По завершении химической реакции образования на межфазной поверхности ПАВ, скорость его адсорбции по мере приближения к равновесным условиям падает, вследствие чего поверхностное натяжение может снова возрасти. Исходя из такого механизма был предложен следующий метод получения устойчивых эмульсий. Раствор ПАВ в дисперсной фазе, растворимый в обеих контактирующих жидкостях, интенсивно перемешивается с чистой дисперсионной средой. При этом происходит перенос ПАВ через межфаз-ную поверхность, что вызывает турбулизацию поверхности и приводит к образованию наряду с более крупными каплями (эмульсии) большого числа очень маленьких капелек (микроэмульсии), оказывающих стабилизирующее действие на систему. [c.17]

Уменьшение транспорта вещества из объема раствора к поверхности электрода наблюдается и при торможении движений первого рода адсорбированным ПАОВ. Однако механизм их действия, по-видимому, сложнее. Помимо эффекта торможения, вызванного переносом ПАОВ вдоль поверхности, должен иметь место эффект снижения скорости движений из-за выравнивания вследствие адсорбции величин поверхностного натяжения в разных точках капельного электрода, имеющих разные значения потенциала, что вызвано различием в величинах токов. Эти различия в плотности тока на разных участках капли вызываются как неодинаковой радиальной скоростью движения разных участков поверхности капельного электрода, так и экранировкой верхней части капли срезом капилляра. Неоднородность в распределении тока вдоль поверхности электрода является причиной падения потенциала вдоль границы электрод/раствор и, следовательно, в отсутствие адсорбции ПАОВ вызывает появление значительных градиентов поверхностного натяжения и, как следствие, движений поверхности жидкого электрода первого рода. [c.146]

Здесь M — молярная масса. С другой стороны, при переносе dm вещества вследствие увеличен1ш массы капли увеличивается ее радиус, на dr и поверхность на ds, что требует затраты энергии на работу против сил поверхностного натяжения (работу увеличения поверхности). [c.194]

Если перевести в поверхность раздела фаз бесконечно малое количество вещества с1с, то поверхностное натяжение раствора изменится на величину с1а. Прирост свободной поверхностной энергии в соответствии с (I) будет йР = Sda. Этот прирост получен за счет работы против сил осмотического давления (л) при переносе вещества из объема раствора (где его концентрация меньше) на поверхность раздела фаз. Если объем раствора был равен о, а изменение осмотического давления с1л, то произведенная работа равна — и(1л = 8йа. Но величина я может быть найдена дифференцированием уравнения (7, 67) — с1л = ЯТйс. Учитывая, что и = , можно написать [c.276]

При выпаривании раствора образуются пары растворителя, кристаллизуются или растворяются твердые вещества, выделенные пары конденсируются или поглощаются, т. е. протекают межфазовые превращения. Во всех этих превращениях затрачивается работа на перенос массы через границу раздела фаз (Л,,) и изменение концентрации и массы компонентов раствора (Лкомп)- Значение рассчитывают с учетом поверхностного натяжения и изменения площади поверхности раздела фаз Р для каждой из фаз (Ф — число фаз), а Лкомп — по данным о химическом потенциале (Х и изменении концентрации dxj каждого компонента раствора [c.227]

Стабилизация эмульсий порошками может рассматриваться в качестве простейшего и очень наглядного примера структурно-механического барьера как сильного фактора стабилизации дисперсий (см. 5 гл. IX). Близкую природу имеет стабилизация поверхности сравнительно. крупных капель эмульсии микроэмульсиями, которые, как отмечалось выше, могут образовываться при переносе молекул ПАВ через поверхность с низким значением поверхностного натяжения а (рис. X—12). Этот случай стабилизации эмульсий был подробно изучен А. Б. Таубманом и С. А. Никитиной. Способностью создавать прочный структурно-механический барьер на границе фаз о эмульсиях обладают и адсорбционные слои ПАВ, преимущественно высокомолекулярных. Для прямых эмульсий эффективными эмульгаторами являются многие природные высокомолекулярные вещества, например желатина, бел и, сахариды и их производные. По данным В. Н. Измайловой с сотр., формируемый этими веществам1и на поверхности капель гелеобразный структурированный слой способен практически полностью предотвратить коалесценцию капель эмульсии. Наглядной иллюстрацией может служить известный демонстрационный опыт, предложенный Ребиндером и Венстрем если на поверхность слоя ртути налить слой в 0,5—1 мм раствора стабилизатора, способного к образованию прочного адсорбционного слоя (например, сапонина), ртуть удается разрезать стеклянной палочкой, и этот разрез, несмотря на существующие в нем гидростатические сжимающие напряжения, способен существовать относительно длительное время. [c.289]

После инверсии фаз, когда вещество переносится из дисперсной фазы, эффект Марангони будет тормозить дробление капель и усиливать коалесценцию, сдвигая таким образом равновесие в сторону образования больших капель и меньшей межфазной поверхностп. Из этого можно заключить, что при данной скорости перемешивания и при массопередаче из фазы, которая вначале являлась сплошной, инверсия фаз будет наблюдаться при меньшем соотношении объемов дисперсной и сплошной фаз, чем в случае обратного направления массопередачи. При фиксированном соотношении объемов она произойдет при меньшей скорости перемешивания. При изменении физических свойств, особенно поверхностного натяжения и вяз- [c.252]

Одним из процессов, протекающих при пере1фисталлизации, является оствальдовское созревание — перенос вещества от мелких частиц к крупным. Поверхностное натяжение у мелких частиц больше, чем у крупных, поэтому мелкие частицы растворяются, а крупные растут за их счет. Оствальдовское созревание характерно для веществ с высоким поверхностным натяжением ( BaSO , РЬСЮ ). [c.15]

Жидкость состава Ь (рис. 1) будет кипеть при 4 и находиться в равновесии с паром состава с. Тарелка, которая вызовет такое же изменение состава, какое происходит при идеальной простой перегонке, т. е. от а к й или от 6 к с, или же любое другое аналогичное изменение состава, например от с к е, и будет теоретической тарелкой. Концентрации легколетучего компонента, соответствующие этим равновесным составам пара и жидкости, отвечают концам отрезков горизонтальных прямых, лежащих между кривыми жидкости и пара на графиках подобного рода. Так как кривые жидкости и пара сходятся на ординатах, отвечающих составам чистых веществ, то очевидно, что в любой смеси разность составов, отвечающая действию одной теоретической тарелки, будет приближаться к составу чистого вещества. Кроме того, чем величина относительной летучести ближе к единице, тем ближе лежат кривые пара и жидкости друг к другу и тем меньше будет разница в составе, отвечающая одной теоретической тарелке. Насадочная колонка (или любой другой ректифицирующий прибор), на котором производят разделение, соответствующее двум последовательным ступеням или единицам, например от а до с, эквивалентна, как принято говорить, двум теоретическим тарелкам. Если высота такой насадочной колонки равна 25 см, то ВЭТТ равна 12,5 см. Подобное рассуждение применимо к любому числу теоретических тарелок и к любой высоте колонки. В настоящее время имеются колонки, эквивалентные более чем 100 теоретическимтарелкам. Можно ожидать, что для данной колонки или насадки ВЭТТ, определенная на разных двойных смесях, будет иметь примерно одинаковую величину, если эти смеси будут близкой химической природы и будут иметь близкие величины вязкости и поверхностного натяжения. Если же эти характерные свойства смесей сильно различаются, то, повидимому, в значительной степени изменяются толщина жидкой пленки, поверхность соприкосновения газа с жидкостью и скорость диффузии. Таким образом, одна и та же колонна или насадка может обладать весьма различными величинами ВЭТТ. Выражение рабочей характеристики колонны с помощью представлений о сопротивлении переносу вещества через пленку на границе раздела между паром и жидкостью получило существенное развитие, однако использование в расчетах теоретических тарелок и ВЭТТ имело и имеет значительно большее практическое значение. [c.11]

Скорость массопереноса в процессах жидкостной экстракции сильно зависит от примесей поверхностно-активных веществ, изменяющих величину поверхностного натяжения на границе раздела жидких фаз и таким образом влияющих на размер образующихся капель и на скорость циркуляционного движения дисперсной жидкости внутри капель. Кроме того, абсорбция молекул поверхностно-активных веществ поверхностью контакта фаз может приводить к образованию дополнительного сопротивления процессу переноса массы целевого компонента. Присутствие даже малых количеств поверхностно-активных веществ значительно усложняет кинетику массопереноса, и в таких сл5гчаях расчет необходимых размеров экстракционного аппарата производится, как правило, по непосредственным экспериментальным данным. [c.462]

Экспериментально капиллярные волны измеряются как стоячие волны, и может показаться, что эта система является статической. Однако отдельные элементы жидкости в приповерхностном слое совершают почти круговое движение, а поверхность попеременно растягивается и сжимается. В результате этого даже в чистой жидкости наблюдается затухание волн. В растворах или на поверхностях, покрытых пленкой, в которых переходные состояния натяжения и сжатия поверхности сопровождаются значительными локальными изменениями поверхностного натяж ния л переносом вещества между поверхностными слоями, затухание значительно больше. Обзор новых работ по капиллярным волнам можно найти в статье Лукассена и Хансена [56]. Более детально метод капиллярных волн рассматривается в гл. III, здесь же отметим только, что по дисперсии коэффициента затухания (т. е. по изменению его с частотой) можно изучать поверхностные релаксационные процессы. [c.36]

Отмеченная выше зависимость скорости растекания от вязкости подложки показывает, что пленки действительно сильно взаимодействуют с объемом жидкой фазы и их нельзя рассматривать просто как группу молекул, свободно движущихся в двумерно. пространстве, Это обстоятельство осложняет интерпретацию вязкости монослоев (разд. III-3B). Кроме того, существует так называемый эффект Марангони, заключающийся в переносе вещества из объема жидкой фазы, стимулированном градиентом поверхностного натяжения. Известный (кстати сказать, почерпнутый из библии) пример — образование винных слез в стеклянном бокале. Если по стенке бокала стекает капля воды, вино в этом месте начинает наползать на стенку. Испарение спирта из надменисковой пленки приводит к увеличению поверхностного натяжения, что в свою очередь вызывает появление поверхностного потока и сопровождающего его объемного потока по стенке бокала. В результате на стенке образуется винная капелька, которая стекает обратно в бокал. Когда летучий компонент увеличивает поверхностное натяжение раствора, наблюдается обратный эффект, т. е. отступание трехфазной границы раствора. Эти эффекты (а их известно очень много) рассматриваются в обзоре Штернлинга и Скривена [32]. [c.95]

На поверхности каждого носителя имеются активные силы различной природы 1) притягивающие молекулы одну к другой и обусловливающие поверхностное натяжение [216, 275] 2) электрические, распределяющ 1е электричество между соприкасающимися слоями отдельных фаз определенным образом и вызывающие электрокапиллярные явления, контактное электричество и пр. и 3) химические, действующие в соприкасаюпрхся слоях двух фаз и вызывающие положительную или отрицательную адсорбцию. Уголь и силикагель являются превосходными адсорбентами, их адсорбционная способность зависит, главным образом, от величины поверхности, и их пористость имеет ббльшее значение, чем другие факторы. Чтобы иметь высокую активность, поверхность угля одновременно с пористостью должна иметь некоторые группы атомов. Например, для того, чтобы она могла переносить кислород воздуха на легко окисляемые вещества, нужны группы, содержащие азот или кислород. [c.475]

Для колонок характерно очень высокое отношение высоты слоя к диаметру. Продольный перенос (сопровождаемый продольной диффузией) велик по сравнению с радиальной диффузией, ограниченной стенками колонки. В тонком слое мы имеем по существу двумерный слой, в котором диффузия в направлении, перпендикулярном сравнительно небольшому продольному переносу вешества, не ограничена. Следовательно, в тонких слоях размывание полосы происходит и в продольном и в радиальном направлениях. Открытость тонких слоев имеет как ценные преимущества, так и некоторые важные недостатки. Так, очень важное значение имеет следующее обстоятельство из-за открытости тонких слоев не представляется возможным значительно изменять скорость подвижной фазы, которая определяется вязкостью и поверхностным натяжением элюента, а также температурой и геометрией камеры, в которой проводится хроматографирование. Кроме того, скорость движения элюента обычно уменьшается с увеличением расстояния от точки старта. В результате разделяемые вещества сначала подвергаются действию быстро движущегося потока подвижной фазы, скорость которого, вероятно, намного выше оптимальной. В итоге экспериментатор почти не может контрошро-вать одну из наиболее важных переменных величин хроматографического процесса. [c.46]

Определению скорости свободного движения капель в жидкой среде под действием силы земного тяготения посвящено значительное число работ. Предложено множество эмпирических и по- луэмпирических формул как для расчета скорости движения капель в различных гидродинамических режимах, так и для определения границ этих режимов. Экспериментальным путем установлено, что малые капли ведут себя как твердые шарообразные частицы. В более крупных каплях начинается циркуляция, в результате чего капли изменяют сферическую форму на сплющенную. Установлено [90], что при наличии переноса растворенного вещества циркуляция наступает при Не > 70. На циркуляцию жидкости в каплях влияет также величина межфазового поверхностного натяжения, с уменьшением этого параметра внутренняя циркуляция в каплях возрастает. [c.138]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология