Структура граничных слоев

Граничные слои в направлении, перпендикулярном к поверхности твердого тела, обладают весьма большой прочностью и способны выдерживать большие удельные нагрузки (до 1000 кГ/см ). Вместе с тем в тангенциальных направлениях требуются очень незначительные усилия для сдвига одного слоя относительно другого. Эта особенность граничных слоев придает им свойства хороших смазочных пленок. При повышении температуры и достижении критического ее значения квазикристаллическая структура граничного слоя нарушается, происходит как бы расплавление пленки. Молекулы теряют способность к адсорбции, происходит их дезориентация. Температура разрушения граничного слоя жирных кислот на химически неактивных металлах равна 40—80° С, а на химически активных — 90—150° С. [c.60]

Прежде всего рассмотрим отличия в структуре граничных слоев, обнаруживаемые для воды вблизи гидрофильных и гидрофобных поверхностей. Методами численного эксперимента показано, что в прослойках, ограниченных гидрофобными стенками, возникает характерная картина ориентации диполей во- [c.7]

Развитые представления об особой структуре граничных слоев и расклинивающем давлении составляют теоретическую основу не только равновесия, но и кинетики тонких водных прослоек и смачивающих пленок. [c.20]

Таким образом, несмотря на увеличение доли.слабосвязанных молекул воды в граничных слоях вязкость последних выше, чем объемной жидкости. Объяснение этого противоречия следует искать в анизотропной структуре граничных слоев. [c.40]

Для описания структуры граничных слоев воды была предложена [71] модель анизотропных доменов, размеры которых вдоль осей а ъ Ь (вдоль плоских поверхностей частиц слоистых силикатов) существенно больше, чем вдоль оси с (перпендикулярно поверхности пластинчатых частиц). Такое строение граничных слоев позволяет объяснить, с одной стороны, их повышенную вязкость (при приложении внешней нагрузки текут не индивидуальные молекулы, а домены), а с другой,— меньшее число водородных связей, в которых участвует каждая молекула воды (этот вывод, естественно, вытекает из анизотропной структуры ассоциатов). [c.40]

Вода дисперсных систем является не только растворителем, но и средой, в которой осуществляется перенос растворенных веществ. При этом, в зависимости от механизма влагопереноса и массообменных параметров капиллярно-пористых материалов, интенсивность миграции, а также характер перераспределения в них растворенных веществ может быть различным. Особый интерес в этом плане представляют закономерности миграции электролитов в тонких граничных слоях воды. Кроме того, исследование миграции ионов позволяет получить информацию о структуре граничных слоев влаги, их гидродинамике в дисперсных материалах при различных условиях влагообмена. [c.77]

Для концентрированных растворов можно использовать другое предположение, основанное на известном эффекте разрушения особой структуры граничных слоев при высокой концентрации раствора. Можно допустить, что вязкость незамерзающих прослоек концентрированного раствора мало отличается от вязкости объемного раствора. Тогда, спользуя данные, приведенные на рис. 6.4 (кривая 3), получим, что при —5°С толщина незамерзающей прослойки раствора составит 6 нм, что втрое превышает толщину незамерзающей прослойки воды при той же температуре. Для растворов более низкой концентрации (0,1 М КС1, кривые i и 7) толщина и вязкость прослоек имеют, по-видимому, промежуточное значение между полученными для воды и концентрированного раствора. [c.104]

Более выгодно складывается ситуация для тонких прослоек и пленок жидкостей, где можно ограничиться меньшим числом молекул. Однако при этом возникают и дополнительные трудности, связанные с учетом взаимодействий молекул не только между собой, но и с ограничивающими прослойку поверхностями. Под влиянием поверхности происходит изменение структуры граничных слоев воды, что и рассматривается в первом разделе этой главы. Как в нем показано, под влиянием твердой поверхности формируется устойчивая по отношению к внешним воздействиям ориентационная структура воды, отличная от ее изотропного состояния в объеме. [c.116]

Интерес к особым свойствам граничных слоев воды имеет давнюю историю [444]. Результаты многочисленных исследований свидетельствуют о том, что свойства этих слоев существенно отличаются от свойств объемной воды [42, 43, 415, 421, 422]. Наиболее простое описание этих различий можно выполнить с помощью представления о связанной воде [1, 64, 445]. Для фосфолипидных бислоев это означает, что одна молекула, например, лецитина связывает 20 молекул воды, из которых 2—3 связаны сильно , а остальные представляют собой промежуточный тип слабо связанной воды [446]. Очевидно, что в рамках такого упрощенного описания довольно трудно выяснить физико-химическую природу воздействия поверхности на структуру граничных слоев воды или электролита. В работах Б. В. Дерягина [42, 43, 415] сделан переход к более детальному описанию граничных слоев было высказано предположение о существовании специфического взаимодействия, существенно отличающегося от классических (электростатического и вандер-ваальсового) и возникающего в процессе сближения частиц или поверхностей в зоне перекрытия граничных слоев. [c.161]

Следовательно, прежде всего необходимо изучить природу сил, определяющих строение и структуру граничных слоев нефти, а также факторы, определяющие их свойства породообразующих минералов, компонентный состав нефти и ее физико-химические свойства. Такой комплекс исследований дает возможность научно обоснованно выбрать способ воздействия на пласт для рационального использования поверхностных сил в нефтяном коллекторе, создать метод, позволяющий перевести нефть граничного слоя в свободное состояние и тем самым увеличить нефтеотдачу пласта. Итак, основным содержанием физико-химической механики нефтяного пласта является изучение процессов, происходящих на границе раздела жидкостей и газа с породообразующими минералами. [c.4]

Поверхностные явления в системе жидкость — твердая фаза обусловлены структурой и свойствами монослоев, структурно-механическими свойствами граничных слоев жидкостей, находящихся в контакте с твердыми телами, адгезией жидкостей к твердым поверхностям и другими показателями. Адсорбция молекул жидкости на поверхности твердого тела определяет особенности структуры граничного слоя, характер упаковки макромолекул в граничных слоях, отсюда — молекулярную подвижность, релаксационные и другие явления. [c.65]

Б. В. Дерягиным было показано [39], что структура граничного слоя полидиметилсилоксанов (ПМС) зависит от характера молекулярно-весового распределения (МВР). Так, у ПМС жидкостей с относительно узким интервалом МВР граничная фаза, толщина которой составляет 2,0—2,5 нм, имеет вязкость на порядок ниже, чем вязкость этой же жидкости в объеме [39], Расширение МВР жидкостей приводит к появлению граничной фазы с повышенной вязкостью [99]. [c.70]

С помощью этих методов была установлена особая структура граничных слоев в лиофильных системах [67]. Однако пока эти методы применимы для исследования структуры простых однородных жидкостей. [c.76]

Из табл. 29 видно, что при уменьшении толщины эффективного граничного слоя в нем наблюдается рост тяжелых масел, смол и асфальтенов. По-видимому, именно эти компоненты нефти участвуют в формировании структуры граничного слоя нефти. [c.110]

Структура граничного слоя и его вязкость зависят, кроме отмеченного выше размера частичек, от вида и концентрации активных центров на их поверхности. [c.148]

Экспериментальные исследования показывают линейную зависимость от Р во всей области ламинарного режима течения и даже для частично турбулентного (вплоть до Ке 10 ), что объясняется сохранением ламинарного подслоя у границы раздела фаз. Это обстоятельство еще раз свидетельствует об особой структуре граничных слоев жидкости. Линейность Е Р) подтверждает справедливость уравнения (ХП.41). [c.203]

С разрушением особой структуры граничных слоев связан также и известный эффект ухудшения смачивания при повышении температуры [562]. На рис. 13.5 приводятся результаты расчетов изотерм расклинивающего давления смачивающих пленок водного 10 М раствора КС1 с добавками ионогенных ПАВ. Для молекулярных сил принята та же константа А для структурных сил — экспонента IIs= sexp(—/i/Я-), где С = = 10 Н/см и А,=0,25 нм. Исходной, без добавок ПАВ, является изотерма, показанная кривой 6. Потенциалы поверхностей кварца (ii)i) и пленки (ij]2) принимали в этом случае равными —100 мВ и —25 мВ, соответственно. Расчеты по уравнению (13.3) приводят к значению 0о = 8° (см. рис. 13.4). Влияние добавок ПАВ сводилось в проведенных расчетах к изменению потенциала вследствие адсорбции ПАВ на поверхности пленка— газ. Адсорбция анионоактивного ПАВ, повышающая отрицательный потенциал ifi2, приводила к улучшению смачивания. Так, при il]2= —35 мВ рассчитанный краевой угол уменьшается до 7°, а при 11)2 = —45 мВ—до 5°. Дальнейший рост i 52 (кривые 1—<3) обеспечивает уже полное смачивание поверхности кварца. Если же на поверхности пленки адсорбируется катионоактивный ПАВ, заряжающий поверхность пленка — газ положительно (г1)2=+Ю0 мВ), в то время как поверхность подложки остается заряженной отрицательно, краевой угол растет до 28° в связи с тем, что электростатические силы вызывают притяжение поверхностей пленки (Пе<0). Полученные результаты находятся в хорошем согласии с результатами прямых измерений краевых углов растворов КС1 с добавками анионоактивного натрийдодецилсульфата и катионоактивного цетилтриметиламмонийбромида [563]. [c.220]

Граничный СЛОЙ нефти толщиной около 3 мкм для всех исследованных нефтей получен капиллярной вытяжкой на фильтровальной бумаге. Как видно из табл. 11, при уменьщении толщины эффективного граничного слоя в нем растет содержание тяжелых масел, смол и асфальтенов. По-видимому, именно эти компоненты обусловливают формирование структуры граничного слоя нефти. Для более убедительного доказательства этого проделан следующий эксперимент. Эффективный граничный слой нефти на контакте с кварцевым песком был получен капиллярной вытяжкой не только на фильтровальной бумаге, но и на мелкодисперсном песке, а также под действием центробежного поля (табл. 12). [c.63]

Граничные слои находятся в особом агрегатном состоянии, отличном от твердого и жидкого. Структура граничных слоев по некоторым характеристикам напоминает структуру кристаллического твердого тела. В связи с этим ее называют квазикристаллической (лат. quasi — как будто, будто бы). [c.60]

Начнем рассмотрение процессов массопереноса с простейшего случая однокомпонентной жидкости в тонкой прослойке между незаряженными твердыми поверхностями. Здесь следует учитывать только один эффект, а именно — изменение структуры граничных слоев воды. При течении под действием градиента давления это приводит к необходимости учета послойного распределения вязкости по толщине прослойки г)(х). Если вид этой функции известен, то, решая уравнения Навье — Стокса, легко получить соответствующие выражения для скорости течения и потока в плоской щели или капилляре. В случае гидрофильных пористых тел это приводит к снижению коэффициентов фильтрации, а в случае гидрофобных — к их увеличению. [c.20]

Незамерзание пленок объясняется влиянием поля поверхностных сил, изменяющего структуру граничных слоев воды, как показано в разделе 1 этой главы. В отличие от пленок незамерзающие прослойки представляют собой граничную фазу льда, структура которого настолько изменена под действием соседней поверхности, что осуществляется переход из кристаллического состояния в аморфное жидкое. Отличительной чертой является при этом наличие фазовой поверхности раздела между льдом и жидкой незамерзающей прослойкой, что позволяет говорить об ее определенной толщине (/г), являющейся функцией. температуры и давления. [c.102]

Структура граничных слоев при прочих равных условиях обусловлена физико-химическими свойствами образующих ее веществ. По А. И. Китайгородскому, в межмолекулярных взаимодействиях основную роль играет форма молекул, иначе говоря, их локальные микрополя, а не результирующие силовые направления. Межмолекулярные силы в полимолекулярных граничных слоях в большинстве случаев имеют физическую природу. Среди межмолекулярных связей физической природы особый интерес представляют водородные связи, энергия которых сравнительно велика ( 10 ккал/моль). Этот вид связи составляет одну из неотъемлемых характеристик межмолекулярного взаимодействия молекул углеводородов. Такая связь наблюдается во всех агрегатных состояниях она определяет многочисленные виды ассоциаций молекул. [c.68]

При исследовании некоторых органических жидкостей (дибу-тилфталат, бензотрон и т. п.) метод сдувания позволил установить различие в структуре граничных слоев и объемной жидкости. Переход от объемной жидкости к граничному слою иногда происходит скачкообразно, подобно фазовому переходу первого рода, нО при определенной толщине. В этом видна уникальность этого абсолютного метода исследования свойств граничных слоев, прецизионность которого значительно повысилась благодаря применению в эллипсометрии газового лазера [52]. [c.73]

Результаты исследований кулон-вольтных и вольт-амперных характеристик слоев органических жидкостей между металлическими электродами выявили сегментно-электрические свойства и доменную структуру граничных слоев органических жидкостей. Кроме того, было установлено, что смазка, граничные слои которой имеют лучшую проводимость и сохраняют эти свойства при больших толщинах, формирует более прочные граничные слои. [c.75]

Выше было показано, что частички сажи и кокса в зависимости от содержания полярных групп в связующем способны к экранированию микросфер мезофа.зы каменноугольного пека, содержащего в своем составе функциональные группы, или превращаться в зародыши ее образования (только в нефтяных пеках). Структура граничных слоев в зависимости от вида связующего, как следствие этого обстоятельства, резко отличается. С увеличением длины молекул связующего их ориентация относительно поверхности частичек улучшается. Вязкость граничных слоев, вследствие этого, в несколько раз выше объемной вязкости, что находится в хорошем соответствии с данными о вязкости мезофазного и изотропного пеков. [c.152]

Электронно-микроскопические исследования [4-12, 24] показали, что граничные слои кокса из каменноугольного связующего, которые образуются при смешении на поверхности сажевых субагрегатов, имеют морфологию, сходную с мор< )ологи-ей внешних оболочек графитированных сажевых частичек. Этот слой кокса из связующего (рис. 4-15) состоит из ориентированных параллельно поверхности субагрегата 1 рупп графитоподобных слоев, что доказано микродифракционными исследованиями. Прослойки сходной структуры обнаружены на поверхности виброизмельченной и графитированной после виброизмельчения саж. Данное обстоятельство свидетельствует о том, что структура граничного слоя не зависит от активности поверхности и фиксированных на ней функциональных групп и находится в мезоморфном состоянии. [c.216]

ВОДИТ к возрастанию радиуса действия структурного отталкивания. Это может быть связано с эпитаксиальным влиянием подложки, навязывающей определенную степень структурной измененности граничным слоям воды, тем большую, чем больше на поверхности активных центров, способных образовывать водородные связи с молекула ли воды. Трудности в развитии количественной теории Па-составляющей как раз и состоят в очень большой чувствительности структуры граничных слоев воды и соответственно протя- [c.292]

Очевидно, это объясняется тем, что структура граничного слоя нефти становится все более упорядоченной по мере приближения к твердой поверхности. Характер зависимостей h = /(grad р) указывает на постепенный переход нефти в объеме к граничному слою. Причем на кривой (рис. 11, 12) есть три участка d, соответствующий твердообразной части граничного слоя, he - части слоя с коагуляционной структурой, ah - переходный к жидкости в объеме. [c.52]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология