ПОВЕРХНОСТНЫЕ СИЛЫ В ЯВЛЕНИЯХ ПЕРЕНОСА

ПОВЕРХНОСТНЫЕ СИЛЫ В ЯВЛЕНИЯХ ПЕРЕНОСА [c.289]

Результатом действия поверхностных сил является изменение надмолекулярной структуры жидкости и состава растворенных в ней веществ вблизи границы с твердой подкладкой. Эти изменения распространяются на расстояния порядка 10 —10 сж, оказывая особенно заметное влияние на механизм и скорость течения в тонких пленках и порах. Рассмотрение процессов переноса в таких системах с чисто гидродинамических позиций становится недостаточным. Правильные результаты могут быть получены только при одновременном учете поверхностных явлений. [c.78]

Случай химической сорбции резко отличен от двух предыдущих. Для химических резонансных сил характерны избирательность, способность к полному насыщению и резкость убывания с расстоянием. Химия поверхностных адсорбционных явлений мало разработана. Однако с известной уверенностью можно утверждать, что качественно химические плоскостные реакнии похожи на объемные реакции. Это дает право при разборе общих вопросов в известных пределах переносить на плоскостные реакции закономерности, установленные для обычных объемных реакций. Основываясь на таких аналогиях при сопоставлении адсорбции газов, происходящей под действием резонансных химических сил, можно ожидать следующих закономерностей [c.339]

Изучение явлений переноса вещества в газах, жидкостях, твердых телах и поверхностных фазах, осуществляемое большей частью с помощью радиоактивных изотопов, позволяет выяснить характер межмолекулярных сил, а также структуру вещества. [c.731]

При исследовании поверхностных явлений важную роль имеет поверхностное натяжение. Если представить границу раздела между жидкостью и газом в виде эластичной, равномерно натянутой пленки, то поверхностное натяжение определяется как сила, действующая на единицу длины линии, лежащей на этой пленке, направленная перпендикулярно этой линии и по касательной к поверхности пленки,Поверхностному натяжению можно дать термодинамическое определение. При изменении поверхности раздела фаз происходит перенос молекул либо из объема в поверхностный слой (при увеличении поверхности), либо в противоположном направлении (при сокращении поверхности). Так как равнодействующая межмолекулярных сил, действующих на молекулы поверхностного слоя, не равна нулю и направлена по нормали к поверхности, процесс изменения площади границы раздела сопровождается совершением работы. При сокращении поверхности межмолекулярными силами совершается положительная работа, а для перевода молекул из объема в поверхностный слой (для увеличения [c.5]

Исходя из механизма явления электроосмоса, рассмотренного ранее, можно прийти к заключению, что связь между величиной С-потенциала, которая отражает собой наличие избытка ионов одного знака в диффузной части двойного слоя, и количеством перенесенной жидкости может существовать лишь в известных пределах размеров сечения капилляров исследуемой капиллярной системы. Действительно, с одной стороны, в трубках большого сечения, измеряемого миллиметрами и сантиметрами, силы, развиваемые поверхностным течением избыточных ионов под влиянием приложенной разности потенциалов и выражаемые величиной Кх в основном гидродинамическом уравнении электроосмоса, могут оказаться недостаточными для создания стационарного потока но всему сечению и длине трубки. Электроосмос в трубках большого сечения не наблюдался. С другой стороны, при достижении радиуса капилляра размеров толщины двойного слоя и меньше, что является вполне реальным для мембран такого типа, как желатиновые, коллодиевые, целлофановые и ряд других в разбавленных растворах электролитов, т. е. при приближении размеров пор к молекулярным, когда понятие о радиусе капилляров утрачивает свое значение и пористая система переходит в сплошное твердое тело, электроосмотический перенос жидкости должен падать до нуля. [c.59]

Как уже отмечалось выше, в основе методов электрохимического анализа лежат явления или процессы, происходящие на электродах или в приэлектродном пространстве на границе соприкосновения фаз. Теоретически их относят к физической электрохимии, точнее к трем ее областям термодинамике, кинетике электродных процессов и теории процессов переноса. Свойства растворов электролитов, их зависимость от состава, температуры и давления рассматриваются в рамках термодинамики. Она позволяет описывать равновесия реакций и равновесные потенциалы электрохимических систем. С помощью термодинамики удобно также выражать движущие силы в случае необратимых процессов. С кинетикой электродных процессов мы встречаемся при отклонениях от равновесных условий и поверхностных перенапряжениях, необходимых для протекания электродных реакций с заметными скоростями. Не менее важны неравновесности, связанные с процессами переноса в растворах. Это видно на таких примерах, как омические потери в средах с низкой электропроводностью или ограничение скорости переноса вещества к электроду и продуктов реакции от электрода. [c.102]

В термодинамической теории поверхностных явлений поверхностное натяжение определяется иначе. При изменении поверхности раздела фаз происходит перенос молекул либо из объема в поверхностный слой (при увеличении поверхности), либо в противоположном направлении (при сокращении поверхности). Так как равнодействующая межмолекулярных сил, действующих на моле-.кулы поверхностного слоя, не равна нулю и направлена по нормали к поверхности, процесс изменения площади границы раздела сопровождается совершением работы. При сокращении поверхности межмолекулярными силами совершается положительная работа, а для перевода молекул из объема в поверхностный- слой (для увеличения поверхности) необходимо приложить внешние силы, т. е. работа такого процесса отрицательна. [c.9]

В общем случае процесс выделения частиц примесей из воды при фильтровании состоит из трех стадий переноса частиц из потока воды на поверхность фильтрующего материала, закрепления их на поверхности зерен и в щелях между ними и отрыва частиц с переходом их обратно в поток воды. Перенос частиц на поверхность фильтрующего материала зависит как от характеристик частиц и слоя (размеров, плотности, формы, поверхностных свойств), так и от гидродинамики потока воды. Основную роль в переносе частиц играют явления инерции и диффузии. Удержание частиц поверхностью фильтрующего материала происходит в результате как адгезии, так и механического задержания частиц в щелях, образующихся в точках контактов зерен слоя. Адгезия частиц обусловлена в основном действием межмолеку-лярных сил Ван-дер-Ваальса. Прилипающие частицы заполняют поры между зернами слоя, при этом сужается сечение для прохода воды и повышается гидравлическое сопротивление слоя. При постоянном расходе воды это приводит к росту перепада давления и увеличению скорости воды в порах, что способствует увеличению срыва уловленных частиц. Так как процессы захвата и срыва частиц происходят одновременно, то в какой-то момент времени устанавливается динамическое равновесие между этими процессами сначала на первых участках слоя по ходу воды. Эти участки слоя перестают поглощать примеси (насыщаются). Постепенно процесс насыщения распространяется в глубь слоя, и в определенный момент концентрация примеси в фильтрате начинает повышаться. Время работы фильтра от начала пропуска воды до момента проскока примеси (до заданной ее концентрации в фильтрате) называется временем защитного действия фильтра Тз.д. Количество удержанных примесей за это время, отнесенное к объему слоя, составляет его рабочую емкость Е- . Емкость и Тз.д фильтрующего слоя зависят от крупности зерен слоя, их формы, природы материала слоя, скорости потока воды, начальной концентрации примеси в воде, вы- [c.50]

При образовании области повышенного поверхностного натяжения в результате утончения пленки на ее поверхности устанавливается градиент поверхностного натяжения, следствием которого является быстрое движение мономо-лекулярного слоя. Этот слой при движении увлекает с собой значительные количества жидкости из ниже лежаш его раствора, участвующего в восстановлении утончающейся области пленки. Явление, названное поверхностным переносом, по мнению авторов работы [22], способствует стабилизации пленки, так как в утонченный участок поставляется дополнительный для залечивания материал. По-видимому, теорию поверхностного переноса можно рассматривать как развитие эффекта Марангони, от которого она отличается лишь механизмом движения раствора. Если эффект Марангони рассматривает процесс залечивания только с позиций сил, противодействующих утончению, то теория поверхностного переноса, учитывая этот эффект, указьшает также, что основой механизма залечивания является поверхностное движение под действием градиента поверхностного натяжения, которое, в свою очередь, приводит в движение прилегающие слои жидкости. [c.53]

В книге обсуждается роль поверхностных сил не только в статике, но и в кинетике. На основе неравновесной термодинамики проводится рассмотрение процессов переноса в тонкопористых телах и тонких пленках жидкостей. В таких системах дальнодействие поверхностных сил приводит к появлению новых кинетических эффектов, таких, например, как капиллярный осмос, обратный осмос и диффу-зиофорез, лежащих в основе ряда технологических процессов. Особенности течения жидкостей в тонких порах и пленках важны для понимания закономерностей фильтрации, капиллярной пропитки и диффузионного извлечения, сушки и многих других массообменных процессов. Совместный анализ процессов тепло- и массопереноса позволил развить теорию термоосмоса, а также теорию термокристаллизационного течения незамерзающих прослоек и пленок воды в промерзших пористых телах. Эта теория дала объяснение известных явлений морозного пучения грунтов и разрушения пористых тел при промораживании. [c.5]

Поле дальнодействующих поверхностных сил йзменяет состав и свойства жидкостей вблизи поверхностей раздела. Ясно, что эти изменения должны в той или иной мере влиять на протекающие здесь процессы массопереноса. К числу наиболее известных процессов переноса, обусловленных зарядом поверхностей,- относятся электрокинетические явления. Они не включены в эту главу в связи с тем, что составили содержание трех недавно вышедших монографий [1 —3]. Начнем дальнейшее изложение с менее известных явлений — капиллярного осмоса и диффузиофореза, впервые рассмотренных Дерягиным с сотр. [4]. Затем будут обсуждены явления фильтрации жидкостей в тонких порах и течение смачивающих пленок. В заключение этой главы обсуждается природа термоосмотического и термокристаллизационного течения жидкостей. [c.289]

При решении подобных задач исследователь с необходимостью вынужден привлекать теоретические концепции и методы из теории тенломассонереноса, химической термодинамики, химической кинетики, теории поверхностных явлений. Объединение этих теорий и методов с конкретной целью - решения задач физико-химической механики пористых сред - порождает целый ряд вопросов общего характера. Их исследование и составляет главную цель работы. Именно поэтому в книге меньше, чем обычно принято, уделено внимания решению и последующему детальному математическому анализу конкретных краевых задач. Главное внимание уделено построению физически корректных моделей массообмена п макрокипетики химических реакций в природных пористых средах, а также обосповаппых с позиций механики насыщенных пористых сред и теории поверхностных сил математических моделей физико-механических свойств и процессов переноса в глинистых породах. [c.168]

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]

Анализ показывает [4], что перенос массы в капиллярно-пористых материалах может происходить за счет более десяти [5] одновременно действующих, взаимосвязанных физических эффектов, среди которых в большинстве случаев основными являются обычное вязкое течение жидкости и пара по капиллярам под действием разности статических давлений, возникающих внутри пористой структуры влажных материалов вследствие локальных процессов испарения жидкой влаги и возможной конденсации паров в точках с меньшей температурой капиллярное течение жидкой фазы, вызываемое силами поверхностного натяжения внутри тонких капилляров переменного сечения специфическое для неизотермических процессов сушки термоградиентное течение жидкой фазы в направлении уменьпгающейся температуры, связанное с сильной зависимостью величины поверхностного натяжения от температуры. Уже только три этих механизма перемещения влаги указывают на то, что непосредственный теоретический анализ нестационарного явления массопереноса по, как правило, непрямым, непрерьтно изменяющим свои форму и сечение каналам, да еще с учетом параллельньгх и взаимосвязанных процессов переноса теплоты практически не представляется возможным. [c.215]

Одно из переменных слагаемых связано с частичнш переносом заряда к поверхности металла под влиянием адсорбционных явлений или контакта с посторонней фазой. Второе переменное слагаемое отражает изменение свободной энергии катионов металла в его поверхностном слое под влиянием адсорбционных сил, а также механических воздействий на металл. Этому слагаемоцу уделяется особое внимание. [c.139]

Из факта существования радиометрической силы в гелии II автор делает заключение, что теплопроводность этой жидкости едва ли превосходит теплопроводнрсть газов, а теплопередача связана с направленным движением массы жидкости. Стрелков указывает также на возможную связь этого явления с переносом массы жидкости в поверхностной пленке. [c.363]

Волны обладают тем свойством, что они могут оказывать влияние на районы, весьма отдаленные от их источника. Так, например, поверхностные гравитационные волиы, возбуждаемые в шторм, могут терять свою энергию на пляже, находящемся на другой стороне земного шара и при этом вызывать такие заметные явления, как передвижение песка вдоль побережья. Аналогично, волны, порождаемые в нижией атмосфере (например, рельефом лли нагревом), могут вызывать значительные эффекты на более высоких уровнях. В частности эти волиы могут вызвать измеиения ветров в силу их способности переносить импульс в вертикальном направлении. [c.385]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология