Поверхностное давление теории

Адсорбция на жидких поверхностях. Явление адсорбции имеет особое значение для физической химии поверхностей и дисперсных систем. С точки зрения молекулярной теории, которая исследует детальную структуру адсорбционного слоя, это явление представляется чрезвычайно сложным. Классическое, хотя и несколько устаревшее изложение этого вопроса имеется в уже цитированной монографии Хюккеля [5]. Особенно наглядные представления о строении адсорбционного слоя были получены в результате исследований жидких поверхностей, так как в этом случае отпадает один из факторов, существенно усложняющих адсорбцию в случае твердых поверхностей,— их специфическая структура и неоднородность. Кроме того, в случае жидкостей можно непосредственно измерять поверхностное натяжение (для растворов) или двумерное поверхностное давление (для нерастворимых монослоев), которые являются ценнейшими термодинамическими характеристиками состояния адсорбционного слоя. По этой причине в дальнейшем мы будем заниматься только адсорбцией на жидких поверхностях. [c.106]

Между чисто механической теорией трения, связывающей сопротивление тангенциальному перемещению с зацеплением шероховатостей, и молекулярной теорией, по которой трение обусловлено взаимодействием атомов сближенных поверхностей (адгезией), существуют определенные противоречия. Они в значительной степени устраняются представлениями Крагельского о двойственной молекулярно-механической природе трения, согласно которой вследствие дискретности контакта на фактических малых площадях соприкосновения развиваются высокие давления, приводящие к сближению и взаимному внедрению контактирующих участков. При тангенциальном смещении происходят деформация и механические потери или даже разрушение микровыступов на срез. С одной стороны, это связано с механическим разрушением внедрившихся выступов, которые или срезаются, или оттесняются (упруго или пластически). С другой стороны, кроме преодоления механического сопротивления, связанного с перемещением выступа, необходимо преодолеть также и силы молекулярного взаимодействия между тесно сближенными элементами поверхностей. В настоящее время установлено, что на трение твердых тел влияют все свойства поверхностных слоев и любые их изменения, которые зачастую трудно контролируемы. [c.356]

Другая особенность, которую необходимо учитывать в теории поверхностных явлений на искривленной границе раздела, заключается в том, что поверхностное натяжение является функцией радиуса кривизны поверхности. Зависимость а=/(г) связана с действием капиллярного давления, так как первопричиной возникновения сил поверхностного натяжения являются межмолекулярные силы, действующие на молекулы поверхностного слоя перпендикулярно поверхности. Влияние кривизны поверхности на поверхностное натяжение следует учитывать в тех случаях, когда радиус кривизны соизмерим с толщиной поверхностного слоя. [c.16]

Наиболее теоретически ра работаннон является модель ССЕ с ядром из поры, различные состояния которой приведены на рис. 10. Формирование адсорбционно-сольватного слоя происходит самопроизвольно за счет поверхностных сил ядра с выделением при этом обычно тепла. Поверхностные силы при физической адсорбции имеют ту же природу, что и силы межмолекулярного взаимодействия. В настоящее время, наиболее признанной, позволяющей аналитически описать -образную форму изотермы адсорбции является теория БЭТ (Брунауэр— Зммет — Теллер). По своей сути адсорбция по Ленгмюру соответствует модели ССЕ, когда / /л- О, а по Поляни — когда /г/г оо (рис. 11). Адсорбция при наличии высокодисперсных пор в адсорбенте сопровождается фазовым переходом — капиллярной конденсацией. Воздействуя различными способами на пористость твердых тел в процессе их получения и существенно изменяя условия нх применения путем варьирования давления, температуры и введения различных добавок, удается регулировать высоту межфазного слоя И на поверхности пористого тела (рис. 12). [c.77]

Анализировать поведение систем, параметры которых, характеризующие поверхностные свойства, зависят от объема и формы малых фаз, чрезвычайно трудно, и до сих пор это не было сделано в общей форме. Более полно развита теория тонких плоскопараллельных слоев, кривизна которых равна нулю, и единственным фактором, определяющим размеры микрофазы, является ее толщина к. В качестве характеристики особых термодинамических свойств тонких слоев Дерягин ввел в 1934 г. расклинивающее давление , [c.93]

Молекулы должны обладать обычной средней кинетической энергией, соответствующей данной температуре, а именно /2 кТ на каждую степень свободы. Пользуясь простым выводом кинетической теории и имея в виду, что поверхностное давление обусловлено двумя степенями свободы поступательного движения молекул в двухмерном пространстве пленки, можно показать, что такая идеальная пленка должна оказывать давление, удовлетворяющее равенству (21) [c.56]

Существуют различные теории, касающиеся относительного значения капиллярной структуры материала и характера вяжущего вещества. Среди них можно назвать теорию капиллярного натяжения, теорию поверхностной сорбции, теорию давления набухающего геля и теорию межслоевой воды в кристаллах. [c.359]

Молекулярно-кинетическая теория изучает законы самопроизвольного движения молекул. Некоторые свойства растворов обусловлены именно этим движением, т. е. определяются не химическим составом, а числом кинетических единиц — молекул в единице объема или массы. К таким коллигативным свойствам относятся осмотическое давление, диффузия, изменения давления пара и температур замерзания и кипения, поверхностное давление. [c.27]

И позволяет предсказать влияние поверхностного давления на химическую активность двойных связей (разд. 111-11). Сейчас эта теория уточнена, однако в ней не учитываются изменения энтропии и не предполагается возможность фазового перехода между состояниями 1 и С. [c.116]

Таким образом, при известном значении или с использованием условия прочности Kj =К(. возможно определение прочности сосуда с протяженной поверхностной трещиной. Такой подход оценки прочности без учета протяженности трещины идет в запас прочности на наш взгляд вполне приемлем для сосудов давления. Подходы механики разрушения дают правильную оценку прочности изделий из высокой и средней прочности сталей, в особенности, при больших толщинах. В противном случае, разрушающие напряжений в нетто-сечении приближаются к временному сопротивлению. В таких случаях предельное состояние целесообразнее определять методами теории пластичности. [c.45]

При очень низких поверхностных давлениях в белковой пленке вполне могут существовать развернутые молекулы, и Зингер [171] считает, что в таких условиях применима теория Флори — Хаггинса для полимерных растворов. В этой теории молекула полимера рассматривается как цепь из п звеньев (аминокислотных остатков в случае белков), каждое из которых обладает определенной гибкостью, характеризуемой числом 2. Для жесткой цепи 2 равно 2, а для гибкой цепи оно может достигать 4. При плотной упаковке один сегмент цепи занимает площадь Ь, средняя площадь пленки, приходящаяся а сегмент, равна о. Длинная гибкая цель, предоставленная самой себе, не является ни полностью развернутой, ни полностью свернутой. Она находится в некотором промежуточном состоянии, скорее всего почти развернутом. При сжатии цепь становится более компактной при этом конфигурационная энтропия уменьшается. Таким образом, как л, так и 2 должны зависеть от давления. [c.139]

Толщина незамерзающих прослоек к зависит от температуры, внешнего давления р и расклинивающего давления П. В работах [32, 318] определен качественный ход изотермы к(р), исходя из зависимости температуры фазового равновесия от давления на закрытую грань кристалла [319], и ход изотермы /г(П)—на основе теории поверхностных сил [42]. Равновесная толщина незамерзающей прослойки определяется точкой пересечения изотерм Н(р — ро) и /г(П), когда (р — ро) = = П. При каждой заданной температуре Т = Т и давлении ро устанавливается единственно возможная толщина равновесной прослойки и отвечающее ей значение гидростатического давления р = 11 + ро. При невыполнении одного из этих условий равновесное состояние нарушается и ледяная пластина будет либо расти, либо таять. [c.107]

Между потенциальной теорией и теорией, основанной на представлении о поверхностном давлении адсорбированной фазы, имеется интересное соответствие. Согласно-уравнению (Х1У-78), изменение трехмерного давления Р с расстоянием от поверхности определяется е(х) и трехмерным уравнением состояния адсорбата. В то же время уравнение (П-43) (гл П) можно привести к виду [c.460]

Для поверхностной сорбции (адсорбции) в порах переходного типа можно ограничиться выводами потенциальной теории, согласно которой адсорбированное вещество представляет конденсированную жидкую фазу, обладающую свойствами объемной жидкой фазы. Поверхность адсорбированной пленки соответствует одному значению адсорбционного потенциала Ч , численно равного работе адсорбционных сил по перемещению единицы количества вещества из газовой объемной фазы с давлением Р к поверхности адсорбированной пленки, давление над которой принимается равным давлению насыщенного пара Ру при температуре Т. Таким образом, действие сил поля с потенциалом эквивалентно дополнительному давлению, приложенному к адсорбированной пленке АР = Ру Т)—Р. [c.47]

Обращаясь к бомбардировке барьера молекулами поверхностного слоя, т. е. к понятию поверхностного давления, мы ближе подходим к пониманию смысла сопоставления, сделанного Рамзеем и Шилдсом. Излагаемая ниже теория может встретить возражения, связанные с тем, что понятие поверхности точно не определено и что встречающиеся упрощения заходят слишком далеко однако, несмотря на неспособность привести к вполне надёжным количественным результатам, эта теория всё же даёт молекулярную интерпретацию температурного эффекта [c.213]

Метод капиллярного поднятия. Разность давлений, возникающая между обеими сторонами искривленной поверхности мениска под влиянием поверхностного натяжения, вызывает, как указывалось выше, поднятие жидкости в капилляре, высота которого определяется радиусом трубки, величиной краевого угла на линии раздела стенка трубки — воздух — исследуемая жидкость и поверхностного натяжения, а также плотностью жидкости. Это явление лежит в основе точного и широко применяемого способа измерения поверхностного натяжения, теория которого хорошо известна [2]. Си та, которая заставляет жидкость [c.260]

Эффективность отрицательного расклинивающего давления как фактора, способствующего сближению частиц, зависит от толщины поверхностного слоя 6, в котором совершается переход от объемных свойств к поверхностным. Если 1 мало и велико, то потенциальная энергия отрицательного расклинивающего давления будет представлена потенциальной ямой с практически вертикальными стенками. В этом случае свободная поверхностная энергия способствует коагуляции только как термодинамический фактор, необратимо смещающий равновесие в сторону коагуляции. Таким образом, учитывалось притяжение частиц, например, в теории быстрой коагуляции Смолуховского. [c.9]

Исходя ИЗ положений, аналогичных используемым в кинетической теории газов, можно легко показать, что при предельно малом поверхностном давлении Pg уравнение состояния должно иметь вид [c.155]

При обтекании невязкой жидкостью сопротивление трения равно нулю. Однако в невязком (дозвуковом) течении отсутствует также и сопротивление давления. Этот результат известен в литературе как парадокс Даламбера. В потоках с большими числами Рейнольдса, когда применима концепция пограничного слоя, иа достаточно тонких телах с гладкой поверхностью отрыв может не наступить. В этом случае распределение давления по поверхности описывается теорией невязкого потенциального течения, из которой и следует нулевое сопротивление давления. Расчет течения в пограничном слое на таком теле позволяет найти распределение поверхностного трения Тщ, (л) и, следовательно, коэффициент сопротивления. [c.136]

В книгу включены дополнения, в частности новые данные автора по линейному натяжению на контуре трехфазного контакта и его роли в зародышеобразовании. Одним из нас (Е. Д. Щ,укиным) с согласия автора написана новая глава о структурно-механических свойствах и реологии дисперсных систем. Другая дополнительная глава (Б. В. Дерягина и Н. В. Чураева) посвящена современному состоянию исследований смачивающих пленок — их равновесия и устойчивости, зависящих от молекулярной, электростатической и структурной составляющих расклинивающего давления. Эти исследования важны как для теории коллоидно-поверхностных явлений — смачивания, адсорбции и капиллярной конденсации, так и для приложений — флотации, нанесения покрытий, почвоведения и гидротехники. [c.6]

Используя кинетическую теорию и современные представления о строении жидкости, объяснить а) поверхностное натяжение б) вязкость в) давление насыщенного пара г) температуру кипения жидкости. [c.34]

Основной задачей теории адсорбции из смесей является вычисление адсорбционных равновесий компонептов смеси по данным адсорбции индивидуальных веществ без выполнения специальных, часто очень сложных экспериментов. Представляет интерес работа Радке и Прауснитца [5, в которой рассмотрен метод вычисления изотерм многокомпонентной адсорбции по данным индивидуальной адсорбции из разбавленных водных растворов. В ней использовано понятие о двумерном поверхностном давлении как разности между поверхностным натяжением поверхности раздела чистый растворитель — твердое тело и поверхностным натяжением раствор — твердое тело при той же температуре я = сгчист. р-тель—сгр.р тв. тело. Радке и Прауснитц считают, что для идеального поверхностного раствора активность при постоянной температуре и поверхностном давлении я пропорциональна молярной доле г. [c.101]

Икеда и Исемура 169] показали, что результаты, которые были выведены из электростатической теории, получаются и из простых термодинамических соображений, если рассматривать нерастворимый монослой как своеобразный двумерный поверхностный раствор, из молекул, не содержащих неполярных боковых цепей. Эти слои развивают поверхностное давление, необходимое для поддержания термодинамического равновесия с объемной фазой. Таким образом, можно принять, что если монослой образован электролитом, его ионные группы растворяются и равномерно распределяются в поверхностной фазе некоторой определенной толщины б, а ионы соли в водной подложке распределяются между поверхностной и объемной фазами при этом противоион концентрируется в поверхностной фазе, а сопутствующий ион вытесняется из нее в объем. Выражение для распределения ионов между фазами получается тем же путем, что и при рассмотрении мембранного равновесия, однако с некоторыми упрощениями. Возникающая в результате ионизации монослоя разность концентраций ионов между двумя фазами влияет на величину поверхностного давления, и это влияние может быть учтено термодинамически. [c.314]

Грегг [46] предложил метод, весьма схожий по теории с методом Гаркинса и Юра, основанный на изучении свойств адсорбционных пленок и, в частности, зависимости произведения их поверхностного давления л ) на величину площадки (шо), занимаемой молекулой Б конденсированном слое, от значения л 5, где 5 — удельная поверхность. Оба эти произведения могут быть определены из изотерм адсорбции с помощью уравнения адсорбции Гиббса [c.108]

Прежде чем принять теорию сильного взаимодействия, необходимо выяснить, какую точность она дает при сравнении с соответствующими экспериментами, а также точность исходных предположений, на которых она основана. Одним из предположений было то, что Это предположение можно проверить прямыми измерениями поверхностного давления на пластине с заостренной кромкой при условии, что Моо очень велико и измерения ведутся достаточно близко к кромке (т. е., что Х >1). Нагамацу и Шир ) сообщили о таких измерениях, сделанных на плоской пластине, которая помещалась в гиперзвуковой поток, возникающий в ударной трубе. На рис. 6.4, где приведены их результаты, показана ожидаемая линейная зависимость р от S Vj на части пластины. [c.213]

В последнее время для определения удельной поверхности разработано несколько методов, основанных на изучении изотерм адсорбции паров. Сюда относится метод Брунауера, Эмметта и Теллера, основанный на теории многослойной адсорбции, развитой этими авторами30.31,32 методы Грегга з и автора, основанные на исследовании свойств адсорбционных пленок, и относительный метод Юра и ГаркинсаЗ ДЭ основанный на допущении линейной зависимости поверхностного давления конденсированной пленки от величины молярной площадки, занимаемой адсорбируемым веществом в этой пленке. [c.179]

Больцмана на молекулу, равная 1,372-10- 6 gpzfzpad на молекулу. Поверхностное давление, выражающееся в ударах движущихся молекул плёнки о поплавок, обусловлено двумя степенями свободы поступательного движения этих молекул в двухмерном пространстве плёнки. Пользуясь простым выводом кинетической теории, нетрудно показать, что такая идеальная плёнка должна оказывать давление F, удовлетворяющее равенству [c.61]

Теория и метод измерения поверхностного давления были разработаны Харкинсом и Андерсоном [23], которые указали, что не обязательно измерять давление, оказываемое мономолекулярным слоем на грань барьера — поплавка, а можно измерять разность поверхностного натяжения, возникаюн его при расположении поплавка под двумя различными углами к горизонтали. Однако эта теория недостаточно хорошо объясняет получающиеся высокие значения поверхностного давления. Метод равновесия пленки обычно называют равновесием Лэнгмюра Адама — Харкинса. Лэнгмюр разработал этот метод в 1917 г., а позднее Адам значительно его усовершенствовал. Одно из усовершенствований, примененных Адамом, заключалось в прикреплении поплавка чрезвычайно тонкими листочками золота или платины с каждого его конца к куску металла, находящегося в контакте со стенкой сосуда. Таким образом было предотвращено просачивание поверхностноактивного материала или воды между стенкой и каждым концом поплавка. Харкинс, Адам, Ридель с сотр. выполнили много работ по изучению мономолекулярных слоев органических соединений. [c.530]

Количественная теория Сингера [731, рассматривающая состояние макромолекул на границе раздела фаз, основывается на теории растворов полимеров Хаггинса [721. Основные положения теории следующие если силы когезии велики, то поверхностное давление, оказываемое спиралевидной макромолекулой, меньше, чем давление беспорядочно свернутой цепи. Вводя понятие об идеальной двумерной квазирешеточной модели и адсорбции мономерных остатков, происходящей в фиксированных ячейках решетки, Сингер вывел следующее уравнение [c.552]

В 1953 г. Дерягин и Титиевская успешно применили предложенный Перреном и Уэллс ннтерферометрическин метод измерения толщины пенных пленок при исследовании пленок разбавленных водных растворов электролитов с различными поверхностно-активными стабилизаторами. Их внимание было сосредоточено в основном на равновесных пленках, образующихся за счет электростатической компоненты расклинивающего давления. Эти пленки получали при заданном внешнем давлении в приборе, показанном на рис, 49. Воспользовавшись теорией для авторы нашли разумные значения для поверхностного заряда. Эти первые исследования расклинивающего давления имели несколько недостатков точность измерения толщины была низка, что особенно неблагоприятно при малых толщинах слоя концентрации электролита не всегда были точно определены при интерпретации результатов не учитывалась вандерваальсова компонента расклинивающего давления. [c.182]

Влияние массообмена в теории сильного взаимодействия. Возможные эффекты переноса массы (вдува или отсоса) в теории сильного взаимодействия были исследованы Ли Тинг-и ). Он определил влияние переноса массы на поверхностное давление и пограничный слой, а также на толщину ударного слоя в том случае, когда плоская изолированная пластина мгновенно приводится в движение с постоянной гиперзвуковой скоростью. Результаты Ли Тинг-и при отсутствии переноса массы идентичны результатам, полученным Стюартсо-ном ), с которыми и можно провести полезные сравнения. Имея в виду, что результаты Ли Тинг-и получены для случая отсутствия теплообмена с плоской пластиной, было найдено, что отсос или вдув влияют на давление на плоской пластине сравнительно мало ( 8%) в диапазоне значений скорости вдува и отсоса, рассмотренном Ли Тинг-и. Этот до некоторой степени удивительный результат для случая отсутствия теплообмена с пластиной получается из-за того, что перенос массы воздействует на толщину пограничного слоя и равновесную температуру на пластине так, что индуцируемое на пластине давление получается в результате действия двух противоположных эффектов. Например, вдув при- [c.216]

Основная трудность расчета значений краевого угла Во по уравнениям (13.2) и (13.3) состоит в том, что при 0о>О изотермы расклинивающего давления П(/г) или изотерма адсорбции Г pips) частично располагаются в области пересыщения (П<0, p/ps> ). Значения os0о пропорциональны при этом разности площадей аи Ь графика изотермы (см. рис. 13.3). Так как экспериментально находить изотермы в области пересыщения трудно, эти участки изотерм можно найти только расчетным путем на основании теории поверхностных сил. Такая расчет- [c.218]

Величина е отличается отЛ также и потому, что при концентрировании газа в поверхностном слое сказывается влияние взаимодействия молекул адсорбата между собой. Поэтому зависимость е от х оказывается более сложной, чем следует из уравнения (1.9). Концентрирование адсорбтива возле поверхности приводит к тому, что при т<т р газ (точнее пар) конденсируется и образуется жидкий слой конденсата. В теории Поляни адсорбированной считается только та чааь адсорбтива, которая перешла в конденсированное состояние. Это предположение позволяет получить важные количественные соотношения. Во-первых, может быть вычислен как работа сжатия моля газа от равновесного давления р до давления насыщенного пара при данной температуре [c.14]