Явление капиллярности Капиллярное давление

Лекция 8. Правило фаз Гиббса для дисперсных систем. Внутреннее давление под иокревленной поверхностью, уравнения Лапласа. Капиллярные явления, формула Жюрена. [c.217]

Заметное влияние на массоперенос в пористых телах оказывает явление капиллярной конденсации. В результате адсорбции на стенках пор образуется пленка конденсированной фазы с искривленной поверхностью. Анализ условий равновесия показывает, что гидростатические давления фаз, разделенных искривленной поверхностью, различны. Эта разность, называемая обычно капиллярным давлением, равна произведению межфаз-ного поверхностного натяжения ожг на кривизну поверхности [c.52]

Таиров Н. Д. Влияние давления и температуры на молекулярные явления и капиллярные эффекты. Баку, Элм , 1976, 91 с. [c.211]

Для подъема воды по таким трубкам к вершине высокого дерева необходимо давление порядка 4000 кПа. Самые высокие деревья — секвойи в Калифорнии и эвкалипты в Австралии — достигают в высоту более 100 м. Вода способна подниматься по тонким смачивающимся трубкам благодаря своему высокому поверхностному натяжению (это явление называется капиллярностью), однако только за счет этих сил даже по самым тончайшим сосудам ксилемы вода не поднимается выше 3 м. [c.121]

ЯВЛЕНИЕ КАПИЛЛЯРНОСТИ. КАПИЛЛЯРНОЕ ДАВЛЕНИЕ [c.599]

Капиллярная конденсация паров и вдавливание ртути представляет собой близкие по физической природе капиллярные явления. Причиной заполнения пор (более крупных, чем микропоры) при капиллярной конденсации является образование (в результате практически полного смачивания стенок пор, покрытых адсорбционными пленками) вогнутых менисков жидкости с пониженными давлениями насыщенных паров над ними. Жидкая ртуть не смачивает стенок пор. Поэтому заполнение пор, в которых ртуть образует выпуклые мениски жидкости, происходит только под воздействием внешнего давления. При капиллярной конденсации давление пара над адсорбентом, а при вдавливании ртути — внешнее гидростатическое давление определяют заполнение пор конденсированной фазой. В обоих случаях определяющее значение имеют поверхностное натяжение и краевой угол смачивания. Очевидно, для микропор представление о менисках жидкости теряет свой физический смысл, и заполнение столь мелких пор не может быть обязано рассматриваемым капиллярным процессам. [c.252]

Давление пара понижается в малых пустотах, окружаемых жидкостью. Это явление служит капиллярной причиной конденсации и перегрева жидкости. [c.441]

Немаловажную роль играет также ультразвуковой капиллярный эффект. Явление капиллярности заключается в том, что при помещении в жидкость капилляра, смачиваемого жидкостью, под действием сил поверхностного натяжения в нем происходит подъем жидкости на некоторую высоту. Если жидкост ь в капилляре совершает колебания под влиянием источника ультразвука, то капиллярный эффект резко возрастает, высота столба жидкости увеличивается в несколько десятков раз. Экспериментально доказано, что в этом случае жидкость толкает вверх не радиационное давление и капиллярные силы, а стоячие ультразвуковые волны. Ультразвук сжимает столб жидкости и поднимает его вверх. Важно отметить, что природа УЗ-капиллярного эффекта не состоит в [c.25]

В порах адсорбента при определенном относительном давлении (отношение парциального давления адсорбируемого пара к давлению его насыщенных паров при температуре опыта) происходит переход пара в жидкое состояние, вся внутренняя структура начинает заполняться конденсирующимся паром, в результате чего количество поглощенного вещества резко возрастет. Это явление называют капиллярной конденсацией. В мелких порах молекулярных сит капиллярная конденсация не происходит она может отмечаться только в относительно крупных порах, образованных связующим материалом (глиной) при грануляции — во вторичной пористой структуре. [c.18]

Теоретически исследован процесс глубинного фильтрования на основе капиллярной м одели пористой перегородки с неоднородными порами [135]. Распределение пор по размеру определено методом капиллярного давления. Указано, что скорость возрастания разности давлений при глубинном фильтровании в связи с задерживанием твердых частиц в порах перегородки представляет сложное явление, зависящее от многих элементарных актов отложения частиц. При анализе процесса на основе модели с неоднородными порами найдено, что скорость изменения разности давлений сильно зависит от двух факторов а) начального распределения пор по размерам б) скорости закупоривания единичной поры. Отмечено, что скорость закупоривания является функцией ряда переменных, например, поперечного размера поры, положения по толщине перегородки, времени. Установлено, что наклон линии в координатах степень задерживания — разность давлений при малых степенях задерживания определяется обоими упомянутыми факторами. Указано на значительные вариации в результатах экспериментов. [c.112]

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]

Сорбция зависит от физического состояния материала и структуры поверхности, размера пор в материале. Молекула воды имеет эффективный диаметр 2,58-10 мкм и легко может проникать в поры материала, размеры которых больше диаметра молекулы воды. Так, в керамике микропоры имеют размер (10 -ь10 ) -Ю- мкм, капилляры в волокнах целлюлозы — 10 -10 мкм поры в стенка х волокна—(10- -10 ) 10 мкм, межмолекулярная пористость различных материалов— (10-=-50) -10 мкм. В условиях повышенной влажности происходит полимолекулярная конденсация водяных паров на внутренних стенках пор, и при развитой поверхности пор материал может поглотить значительное количество воды. В порах, радиус которых г<10 5 см = 0,1 мкм, происходит явление капиллярной конденсации давление паров воды в капилляре над [c.105]

Мембраны второго типа характеризуются существенным влиянием поверхностных явлений, прежде всего адсорбции возможно появление конденсированной фазы и эффекта капиллярности химический потенциал компонента зависит не только от температуры, давления и состава газовой смеси, но также и от свойств матрицы за счет поверхностной энергии. Влияние скелета мембраны на процесс разделения не ограничено, как в газодиффузионных, чисто структурными характеристиками, а предполагает появление новых видов массопереноса. Однако транспорт компонентов в основном материале мембраны исключен. Примером такого рода систем являются микропористые структуры и газовые смеси под давлением, содержащие компоненты со значительной молекулярной массой. [c.13]

В этом методе используют основные закономерности явлений капиллярной конденсации адсорбата в порах катализаторов при повышении давления. Согласно теоретическому анализу этих явлений, общий объем пор 1/а, заполняюш.ихся конденсирующимся адсорбатом при данном значении относительного давления Р/Я численно, равен значению адсорбции, определяемой в соответ- [c.96]

Подытоживая сказанное о поверхностных явлениях в пористых средах, можно утверждать, что в результате равновесного взаимодействия матрицы пористой мембраны и газовой смеси компоненты последней могут находиться в трех различных состояниях объемной газовой фазы, свойства которой определяются ее составом и внешними параметрами (температура, давление и внешнее силовое поле) адсорбированной фазы, состав которой определяется уравнением изотермы адсорбции при известном составе объемной газовой фазы (адсорбированную пленку можно рассматривать как жидкость в силовом поле, характеризуемом адсорбционным потенциалом) конденсированной объемной фазы, находящейся под действием силового поля, определяемого капиллярным потенциалом. [c.53]

Таким образом, авторы большинства приведенных работ расходятся в толковании механизма явления, названного ультразвуковым капиллярным эффектом . Получившая наибольшее распространение кавитационная гипотеза объясняет ультразвуковой капиллярный эффект ударами кумулятивных струй или в упрощенном варианте давлением, возникающим при захлопывании кавитационных пузырьков около устья капилляра [29]. [c.130]

Приведенные факты указывают на то, что собственно кавитация не является источником постоянного давления, создающего ультразвуковой капиллярный эффект. Для окончательного разграничения кавитационных и гидродинамических явлений в обсуждаемом эффекте необходимы эксперименты с амплитудами колебательных скоростей в жидкости, при которых наступает кавитация, но в ее отсутствие. [c.131]

Следовательно, эти взаимозависимые явления — внедрение фильтрата раствора в пласты и приток нефти из пласта в скважины, где давление от столба раствора выше, чем в пластах, можно объяснить лишь таким процессом, который допускает одновременное, встречное движение в пористой среде воды и нефти. Такие условия могут возникнуть только за счет активных капиллярных процессов, а именно за счет капиллярного [c.49]

Капиллярное давление является причиной поднятия или опускания жидкости в тонких капиллярах и ряда других так называемых капиллярных явлений. [c.17]

Уравнение В. Томсона является основным при расчетах, связанных с явлениями капиллярной конденсации. Если известны давление пара жидкости р, и радиус капилляров адсорбента , то по уравнению В. Томсона можно вычислить давление пара рл, выше которого в капиллярах начинается конденсация.. Если заданы р, и рл, то, пользуясь уравнением В. Томсона, можно вычислить максимальный радиус капилляров, в которых будет происходить конденсация (что нужно знать для правильного подбора адсорбента). [c.100]

Это уравнение является основным в теории капиллярных явлений и носит название формулы Лапласа. Оно дает значение капиллярного давления, вызываемого искривленной поверхностью жидкости любой формы. [c.99]

Влияние рассмотренных выше факторов должно сказываться одинаковым образом на величине вычисленного -потенциала как из данных по электроосмосу, так и по потенциалу течения. Моментом, отличным от рассмотренных ранее и характерным лишь для потенциала течения в этом смысле, будет явление так называемого электроосмотического противотока, которое было указано Буллом и затем Уайтом. Сущность явления заключается в том, что, по мнению Булла, создающаяся при протекании жидкости через капиллярную систему разность потенциалов должна вызвать обратный электроосмотический поток жидкости в капиллярах. Электроосмотический противоток должен обусловить появление давления, направленного противоположно приложенному давлению. Это противодавление должно быть тем больше, чем больше относительное значение двойного слоя в капиллярной системе в геометрическом отношении, т. е. чем меньше сечение капилляров, составляющих систему. Для эффективного давления Рв, действующего в системе капилляров, имеем [c.98]

Адсорбция различных компонентов на границе раствор — воздух может быть определена на основе прямых измерений пограничного натяжения, которое на этой границе называется поверхностным натяжением, Простой способ определения поверхностного натяжения состоит в измерении высоты поднятия жидкости в капиллярной трубке, погруженной Б раствор. Можно, наоборот, выдавливать пузырьки воздуха в раствор и измерять давление, при котором наблюдается это явление. Максимальное давление газа в пузырьке пропорционально величине а. Если измерять а в растворах различного состава, то затем поверхностный избыток компонента может быть рассчитан по уравнению Гиббса [c.87]

Эти необычные явления могут быть обусловлены и объяснены проявлением капиллярных сил при закачке воды. На фронте заводнения, в данном случае на стенке скважины, вследствие образования скачка насыщенности различными фазами на границе двух сред возникает градиент капиллярного давления, направленный на выравнивание насыщенности фазами разных сред. Капиллярный градиент давления ввиду неоднородности пластов является причиной того, что при ограниченной закачке воды в скважину, т. е. невысоких гидростатических перепадах (градиентах) давления, вода внедряется лищь через некоторую часть поверхности стенки скважины, а через другую часть вода не проходит совсем, а может поступать из пласта в скважину нефть. С увеличением объема закачки, увеличением гидростатического перепада давления капиллярный градиент давления преодолевается, и вода начинает поступать в пласт через другую часть поверхности, где раньше этому препятствовали капиллярные силы. Практически в скважине с пластом, обсаженным колонной и вскрытым перфорацией, протекает тот же процесс. [c.55]

С К. я. связаны образование новой фазы в первоначально относительно неустойчивой (метастабнльной) среде, конденсация паров, кипение жидкостей, кристаллизация и др. При этом К. я. определяют возникновение высоких пересыщений пара без образования капелек жидкости, перегрева жидкости выше точки кипения, переохлаждения расплавов или пересыщения растворов без выделения кристалликов. С этим связаны повышенное давление насыщенного пара или повышенная растворимость искривленных поверхностей — малых капелек или кристалликов, и, наоборот, пониженное давление пара в маленьких пузырьках внутри жидкости. Эти явления вызваны капиллярным давлением и играют важную роль в технике, а также при образовании атмосферных осадков. К. я. обусловливают и капиллярную конденсацию, т. е. конденсацию паров в узких порах пористых тел (сорбентов), смачиваемых данной жидкостью, при давлениях пара 1[иже насыщения. Явления смачивания и флотации (прилипания малых тяжелых частиц к пузырькам азов в жидкой среде вследствие неполного смачивания) — К. я., имеющие важное нрактич. значение. [c.207]

Как показано выше, капиллярная пропитка нефтеносных пластов происходит в самых разнообразных условиях заводнения и в некоторых случаях может быть довольно существенной и глубокой. Но всем наблюдаемым в реальных условиях заводнения пластов капиллярным явлениям свойственна одна общая аналогия — капиллярные процессы происходили при избыточном или неустановившемся (переменном по знаку) давлении в водонасыщенной среде. Именно эти условия в пласте являются благоприятными для активной капиллярной пропитки. Неустановйвшёёся состояние в пласте пли избыточное давление в водонасыщенной среде, созданное искусственно при заводнении, и представляет ту дополнительную внешнюю энергию, необходимую для" пр ёоХо ления менисками равновесных высот и инверсии смачиваемости гидрофобных участков поверхности пор. [c.46]

Из результатов исследований Талаша и Крэвфорда по изменению лиофильности несцементированных песков вытекают аналогичные выводы, т. е. частичное увеличение гидрофобности песка приводит к увеличению остаточного насыщения. Вместе с тем ряд. исследователей отмечает, что нефтеотдача при заводнении водосмачиваемых коллекторов существенным образом зависит от скорости вытеснения. Если увеличение смачиваемости горных пород благотворно влияющее на повышение нефтеотдачи пластов, указывает на общую эффективность капиллярных процессов при вытеснении нефти из гидрофильных сред, то некоторое улучшение условий вытеснения при повышении скорости фильтрации (при неизменных условиях смачиваемости) указывает на существование побочных капиллярных явлений, уменьшающих полноту извлечения нефти, но преодолеваемых с увеличением внешнего перепада давлений. К таким побочным явлениям прежде всего следует отнести развитие капиллярных барьеров за фронтом вытеснения в промытой зоне пласта. [c.209]

При адсорбции главную роль ифают ионное и электростатическое взаимодействие носителя и поверхности клеток, поглощение пористой поверхностью, капиллярные явления. Однако сродство того или другого микроорганизма к адсорбенту во многих случа)Гх непредсказуемо. Сам метод технологичск. Суспензия клеток смешивается с носителем, перемешивается несколько часов на качалке, лучше выдержать ее затем при 4°С несколько часов, а затем тщательно отмыть носитель от невключившихся клеток. Положительными качествами метода адсорбции являются следующие относительная дешевизна носителей, отсутствие диффузионных затруднений и токсичного воздействия на микроорганизмы. Преимуществом неорганических адсорбентов, кроме того, можно признать устойчивость к воздействию микроорганизмов, стабильность объема при действии давлений и потока субстрата, высокую плотность. [c.164]

Капиллярное давление является причиной важных капиллярных явлений самопроизвольного движения жидкости (поднятия жидкостей при омачивании или опускания жидкостей при несмачл--вании твердых тел) в катшшрах я пористых телах (рис. 9) и конденсации в них пара. [c.14]

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]

Лаплас вывел уравнение (4.16) в 1806 г. несколько иным способом. Его вывод позволяет интерпретировать капиллярное давление как изменение молекулярного давления в жидкости, что приводит к противоположному знаку АР. Относительно недавно, в 1958 г., Щербаков окончательно разъяснил этот остававшийся долгое время неясным момент в теории капиллярности. Он показал, что Б выводе Лапласа неправильно отождествляются молекулярное и внешнее (например, гидростатическое) давления. В действительности при новом состоянии равновесия, которое возникает в результате искривления поверхности, изменяется как внешнее, так и молекулярное давление. Эти изменения описываются двумя уравнениями того же типа, что и уравнение Лапласа. Капиллярное давление связано только с изменением внешнего давления, а чтобы можно было судить о соответствующем изменении молекулярного давления, нужно располагать методами его измерения. Следовательно, молекулярное давление, определяемое межмолекулярными силами и имеющее очень важное значение для молекулярнокинетической теории жидкости, не может быть лзучено путем исследования капиллярных явлений в макрогетерогенных системах. Далее мы покажем, что это оказывается возможным только при исследовании свойств микрогетерогенных систем, например очень тонких слоев жидкости. [c.85]

Таким образом, если поры адсорбента представляют собой тонкие капилляры, стенки которых покрыты пленкой адсорбированной жидкости, образующей вогнутый мениск, конденсация пара этой жидкости произойдет при маньшем давлении, чем давление насыщенных паров над плоской поверхностью при той же температуре. Конденсирующаяся жидкость может при этом заполнить капилляр. Данное явление, имеющее очень большое практическое значение и существенно изменяющее ход адсорбции, носит название капиллярной конденсации. [c.106]

При р = О силикагель еще содержит немного воды, что характеризуется отрезком О А. Это кристаллизационная вода, которая может быть удалена только прокаливанием. Изотерма адсорбции обратима лишь на участке АВ. От точки В изотерма становится необратимой — одной и той же массе влаги mi при поглощении отвечает давление пара р, а при обезвоживании — р2, причем Pi > Р2- Это Становится ясным, если провести пара ллельную абсциссе линию, пересекающую гистерезисную петлм, и из точек пересечения опустить перпендикуляры на ось давлений. Зигмонди объяснил подобное явление тем, что, на участке BED происходит капиллярная конденсация, а на участке fl D —испарение воды из капилляров. Воздух,. адсорбированный сухими стенками капилляров,-препятствует их смачиванию при оводнении силикагеля. Очевидно, вследствие это- го краевые углы, образуемые жидкостью со стенками, калилляров при оводнении силикагеля, будут всегда больше соответствующих углов при испарении, когда стенки полностью смочены водой. В результате мениски жидкости, заполняющей капилляры, в первом случае также всегда будут менее вогнуты, чем во втором, и давление пара, отвечающее одному и тому же количесту поглощенной силикагелем жидкости, при оводнении будет больше, чем при обезвоживании. [c.101]

В капилляре поверхность жидкости, вследствие явления смачивания, приобретает форму мениска. При смачивании капилляра мениск — вогнутый, при несмачивании — выпуклый (см. раздел Смачивание ). Если капилляр поместить вертикально таким образом, чтобы он пересекал границу раздела двух фаз, то вследствие возникновения капиллярного давления равновесие в системе нарушается и граница раздела фаз начнет перемещаться вверх или вниз в зависимости от условий избира-тёльного смачивания. Процесс перемещения границы внутри капилляра будет продолжаться до тех пор, пока изменение гидростатического давления не уравновесит капиллярное давление. Таким образом, в состоянии равновесия [c.99]

Наряду с адсорбцией в пористых телах наблюдается явление капиллярной конденсации — конденсации пара адсорбата при давлениях, меньших давления насыщенного пара. При адсорбции стенки пор оказываются покрытыми тонкой пленкой адсорбированного вещества. Они хорошо смачиваются жидким сор-батом, и поэтому в порах легко образуется вогнутый мениск жидкости. Согласно уравнению Томсона (VII.5.3), давление пара, равновесное вогнутой поверхности, меньше упругости насыщенного пара. Поэтому конденсация пара в порах над вогнутым мениском начинается при давлениях, меньших давления насыщенного пара (р < р,), т. е. при относительном давлении, меньшем единицы (р1р < 1). Капиллярная конденсация, как и полислойная адсорбция, проявляется в том, что изотерма адсорбции в этих случаях принадлежит к одному из типов [c.226]