Поверхность твердых тел

До появления первых работ Н. П. Петрова в инженерной практике не делалось принципиального различия между трением смазанных и несмазанных поверхностей твердых тел. Для расчетов в технической механике использовали примитивный закон Амонтона. Закон внутреннего трения жидкостей, определяемый классической гипотезой Ньютона [c.228]

Поверхностный слой металла обладает большой активностью, так как у атомов, расположенных на поверхности, имеются свободные связи, не компенсированные соседними атомами. Благодаря этому поверхность металла притягивает из внешней окружающей среды атомы или молекулы различных газов, паров жидкостей. В результате на поверхности образуются тончайшие плен- ки. Явление образования на поверхности твердого тела тончайших пленок газов, паров или растворенных в жидкости веществ называется адсорбцией. Наибольшей способностью к адсорбции на твердых поверхностях обладают поверхностно-активные вещества, к которым относятся органические кислоты, их металлические мыла, спирты и смолы. [c.59]

Адсорбция обусловлена притяжением между молекулами поверхности твердого тела (адсорбента) и молекулами жидкости или газа (адсорбата). Экспериментально обнаружены два типа адсорбции, у которых интенсивность притяжения отличается приблизительно на порядок. В некоторых случаях притяжение сравнительно невелико и имеет ту же природу, что и притяжение между любыми двумя молекулами, т. е. происходит физическая адсорбция. В других случаях силы притяжения родственны силам, проявляющимся при образовании химических связей такай процесс называют химической адсорбцией, или хемосорбцией. Как будет показано ниже, обоим этим процессам свойственны и другие отличия. [c.204]

У всех органических кислот и их мыл активной является карбоксильная группа СООН, у спиртов—гидроксил ОН и т. п. Молекулы веществ, адсорбированных на поверхности твердого тела, обла- [c.59]

Эти свойства заключаются в способности смазочных материалов снижать процесс изнашивания трущихся деталей за счет образования на них граничного слоя, препятствующего непосредственному контакту трущихся поверхностей. Изнашивание деталей происходит в результате механического, абразивного, гидроабразивного, коррозионно-механического и окислительного воздействия на трущиеся поверхности и отделения материала с поверхности твердого тела при трении с постепенным изменением размеров и форм тела. [c.52]

Адгезионное взаимодействие характеризуется величиной силы адгезии Рз, действующей на частицы, прилипшие к поверхности твердого тела, перпендикулярно этой поверхности. Сила адгезии численно равна, но направлена противоположно силе, [c.194]

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]

Т. е. S L и S- V. Фазовые переходы S- L (плавление) и S->V (возгонка) совершаются на поверхности твердого тела и не связаны с увеличением поверхности раздела, а следовательно, и свободной энергии. Твердое тело нельзя перегреть выше его температуры плавления или точки сублимации. [c.329]

Как уже указывалось, теории проницания и обновления поверхности были развиты применительно к границе жидкость — газ. Попытки использовать эти теории для описания массообмена на поверхности твердого тела потерпели [c.173]

Однако не всякая поверхность твердого тела обладает ката — литической активностью. На поверхности одних веществ может происходить лишь физическая адсорбция, а других — хемосорбция с более прочной химической связью. Так, на поверхности активированного угля водород и азот могут адсорбироваться лишь физически, а кислород и при высоких температурах водяной пар подвер — гаются химической адсорбции и при их десорбции выдел [ются не О и HjO, а продукты их хемосорбции в виде СО, СО и Н . Это свидетельствует о том, что тип и прочность промежуточной (то есть [c.85]

Сцепление жидкости с поверхностью твердого тела характеризуется внешним углом соприкосновения р между смоченной поверхностью стены и свободной поверхностью жидкости (фиг. 45). Для смачивающей жидкости 3<90° например, для воды р = 50°, для нефти р = 26°, для эфира р=16°. Для ртути, как для жидкости не смачивающей, р=137°. [c.106]

Механизм такой реакции можно детально рассмотреть па примере цепной реакции, в которой активные центры инициируются на поверхности и переходят в гомогенную фазу, где продолжают цепь. Одним из простейших примеров процессов такого типа могла бы быть реакция галогенирования, нанример реакция КН + Вгз НВг + НВг, в которой атомы Вг образуются на поверхности твердого тела. [c.533]

Поверхность твердого тела. Твердое тело обладает жесткостью и способно сопротивляться приложенному к нему давлению. Поверхность твердых тел имеет весьма сложное строение. Поскольку возможны самые разнообразные типы расположения и связи поверхностных атомов, то на разных участках поверхности деталей двигателей и механизмов могут быть и разные химические свойства. С другой стороны, даже на монокристаллах различные грани, ребра и углы обладают разными свойствами. Все это предопределяет различие во взаимодействии разнородных фаз на отдельных участках поверхности. [c.179]

Кристаллическая поверхность твердого тела неоднородна. На ней всегда имеются микроскопические участки, занятые химически активными группами атомов и так называемые поверхностные активные центры, служащие центрами адсорбции. Одной из причин их появления может служить выход разных кристаллических плоскостей на поверхность. Роль такого центра может играть также поверхностный атом основной кристаллической решетки со свободной связью. Появление активных центров может быть связано с неустранимыми дефектами поверхности, например с местом выхода на поверхность дислокаций, где кристаллическая решетка сильно возмущена и где в результате этого возникают очень активные поверхностные атомы. Причиной неоднородности поверхности могут стать способ и характер предварительной ее обработки, приводящей к образованию на монокристаллах ступеней, уступов, широких террас и других подобных дефектов, а также микроскопические примеси постороннего вещества, загрязняющего поверхность. [c.181]

Адсорбат оказывает заметное влияние на поверхность адсорбента неоднородность и дефекты поверхности обратимо перераспределяются, в частности под влиянием адсорбированных молекул изменяется энергия центров адсорбции. С другой стороны, под воздействием адсорбента меняются энтропия и внутренняя энергия адсорбированных молекул. Известно также, что несколько первых слоев кристаллической поверхности твердого тела имеют искаженную структуру. В присутствии адсорбата степень нарушения структуры поверхностного слоя меняется, причем этот процесс не обязательно сопровождается массовым переносом атомов твердого тела. [c.183]

Изнашивание — процесс разрушения и отделения материала с поверхности твердого тела и (или) накопления его остаточной деформации при трении, проявляющийся в постепенном изменении размеров и (или) формы тела. [c.226]

Поскольку энергетическое состояние адсорбированных молекул незначительно отличается от их состояния в газовой фазе, физической адсорбцией невозможно объяснить каталитическое воздействие твердого тела на реакцию между устойчивыми молекулами (отсутствует возможность уменьшения энергии активации химической реакции). Однако в некоторых случаях, например, когда реакция на поверхности твердого тела происходит между атомами и радикалами и характеризуется небольшой энергией активации, физическая адсорбция играет определенную роль в контактных процессах. [c.274]

Важным фактором, влияющим на эффективность противоизносного действия присадок, является снижение уровня энергии твердого тела, известное под названием адсорбционного эффекта понижения прочности (эффект Ребиндера). Различают внешний и внутренний эффекты. Внешний вызывается адсорбцией ПАВ на внешней поверхности деформируемого тела, внутренний возникает в результате адсорбции ПАВ на поверхности дефектов внутри твердого тела. Внешний эффект приводит к пластифицированию поверхности твердого тела, что при умеренных режимах трения положительно сказывается на снижении ее износа. Следует, однако, отметить, что эффект пластифицирующего действия наблюдается лишь в определенных (ограниченных) интервалах температур и скоростей деформаций. С повышением температуры адсорбционный эффект, как правило, снижается, что определяется не только уменьшением величины адсорбции, но и изменением ее характера (превращение физической адсорбции в хемосорбцию). [c.256]

Представим себе поверхность твердого тела на границе с га-зом. Внутри твердого тела частицы (атомы, ионы или молекулы), образующие его решетку, правильно чередуются в соответствии с кристаллической структурой, причем их взаимодействия уравновешены. Состояние же частиц, находящихся на поверхности, иное—их взаимодействия не уравновешены, и поэтому поверхность твердого тела притягивает молекулы вещества из соседней газовой фазы. В результате концентрация этого вещества на поверхности становится больше, чем в объеме газа, газ адсорбируется поверхностью твердого тела. Таким образом, адсорбция представляет собой концентрирование вещества на поверхности раздела фаз (твердая—жидкая, твердая—газообразная, жидкая газообразная). Вещество, на поверхности которого происходит адсорбция, называется адсорбентом, а поглощаемое из объемной фазы вещество называется адсорбатом. Адсорбция из смесей связана с конкуренцией молекул различных компонентов. Например, при адсорбции из бинарного жидкого раствора увеличение концентрации у поверхности одного компонента (сильнее адсорбирующегося) приводит к уменьшению концентрации другого (слабее адсорбирующегося). [c.436]

Предположив, что реагент А является газом, а на поверхности твердого тела происходит необратимая химическая реакция [c.269]

Открытие явления адсорбции газов при высоких температурах (Тейлор) позволило объяснить адсорбцию в контактных процессах. Молекулы газа, адсорбированные при высоких температурах, связаны с поверхностью твердого тела в мономолекулярном слое силами химического происхождения (хемосорбция). Скорость хемосорбции значительно возрастает с повышением температуры. Энергия активации в данном случае превышает 10 ккал/моль. [c.274]

Теоретическое объяснение такого хода изотермы адсорбции дал Лангмюр (1916 г.), предположив, что 1) поверхность твердого тела однородна, т. е. процесс адсорбции проходит на всей поверхности одинаково и с тем же значением теплоты адсорбции [c.275]

Соотношение (У1П-243) называется уравнением изотермы Лангмюра и часто используется для описания равновесия хемосорбции. Из уравнения (УИ1-243) следует, что с увеличением давления объем адсорбированного газа асимптотически приближается к объему, соответствующему покрытию всей поверхности твердого тела мономолекулярным слоем. [c.276]

Уравнение изотермы Лангмюра (УП1-243) и следующие из него упрощенные зависимости были выведены при предположении, что поверхность твердого тела однородна. Они справедливы и для периодически неоднородной поверхности (т. е. такой поверхности, [c.276]

Сейчас точно установлено, что поверхность твердого тела неоднородна, а также, что хемосорбция и химическая реакция протекают лишь на определенных участках поверхности. Эти участки обычно называют активными участками, активными центрами или активными точками. Понятие о порядке числа активных центров дает расчет общего числа активных участков, выполненный для процесса крекинга кумола при этом получена величина 3,6-1019 г-1, или 1,2.10 .ж-2. [c.207]

Уменьшение свободной энергии —AG системы в результате растекания жидкости по поверхности твердого тела определяется соотношением [c.331]

В предыдущей главе рассмотрены частные случаи адсорбционных равновесий между газовой фазой и адсорбционным слоем на однородной поверхности твердого тела, не растворяющего адсорбированное вещество. Рассмотрим теперь в более общем виде равновесие поверхностного слоя с двумя соседними объемными фазами. Вследствие изменения концентраций компонентов в поверхностном слое по сравнению с однородными соседними фазами, в этом слое создаются некоторые избытки этих концентраций, положительные или отрицательные в зависимости от свойств того или иного компонента и свойств соседних объемных фаз. Условия равновесия адсорбционного слоя с соприкасающимися объемными фазами являются обобщением условий гетерогенного равновесия системы, состоящей из однородных объемных фаз (см. стр. 125). При этом обобщении учитывается наличие промежуточного слоя между однородными фазами. [c.459]

В связи с этим прп заданных составах раствора и твердой фазы -потенциал должен быть функцией рельефа границы раздела. Поверхность твердого тела никогда не является идеально гладкой, на ней имеются выступы и впадин1з1. Высота их колеблется в широких пределах в зависимости от характера поверхности твердого тела она минимальна (10 нм) на тщательно полированной поверхности и достигает 1000—2000 нм иа необработанных поверхностях. Во впадинах появляются застойи1 1е области, где ламинарное движение жидкости затруднено, и часть ее зарядов (тем большая, чем глубже впадина) оказывается неподвижной, что приводит к соответствующему уменьшению -потеЕГциала- [c.234]

Исторически первой теорией массопередачн была пленочная теория Нерн-ета [1], предположившего, что к поверхности твердого тела прилегает неподвижный слой жидкости, массопередача в котором носит стационарный характер. Эти предположения сразу же приводят к выводу о линейном распределении концентрации в гипотетической пленке и прямой пропорциональности между потоком массьг (/) и коэффициентом молекулярной диффузии (О). Теория Нернста, однако, не дает возможности определить величину /, поскольку она не позволяет вычислить толщину плепки. [c.169]

Теплопередача конвекцией предполагает наличие (перемещающегося вещества, следовательно, она возможна только между телом и текучим веществом. Под текучим веществом следует понимать жидкость, газы и пары. При нагреве твердого и текучего вещества происходит обмен тепла между более нагретыми, т. е. бы-стродвижущимися молекулами, и более холодными. Как в твердом теле, так и в текучем веществе передача тепла производится теплопроводностью. Однако это явление в текучем веществе протекает значительно более интенсивно благодаря тому, что частицы вещества в данном случае являются свободно движущимися. Слои текучего вещества, которые прилегают непосредственно к нагретому твердому телу, нагреваются, благодаря чему они становятся более легкими. Нагретые частицы начинают двигаться, подымаются и не только освобождают место у поверхности твердого тела новым, более холодным частицам, но и переносят с собой тепло в более холодные слои текучего вещества и там его передают дальще. При этом безразлично, происходит ли движение текучего вещества у поверхности нагрева в результате разности температур и, следовательно, удельных весов жидкости (естественная конвекция) или в результате искусственно вызванного и поддерживаемого фактора (искусственная или вынужденная конвекция). Вполне очевидно, что указанные рассуждения применимы как для процесса нагрева, так и для процесса охлаждения. Оба случая имеют одинаковое техническое значение в обоих случаях закономерности конвективного теплообмена оказывают решающее влияние на механизм теплопередачи. Не зная их, нельзя рассчитать количество передаваемого тепла. [c.28]

Теплообмен лучеиспускания между поверхностями твердых тел. Применение законов Стефана — Больтцмана, Кирхгофа, Ламберта и Планка дает возможность вывести уравнение, годное для практического расчета теплообмена лучеиспусканием между поверхностями двух твердых тел, отделенных друг от друга теплопроницаемой средой [c.132]

По образному определению Ф. Ф. Волькенштейна, изложенному в предисловии к монографии Мсуррисона [205], в которой дан подробный обзор современных взглядов на физику и химию явлений, протекающих на поверхности твердого тела в контакте с газовой или жидкой фазой, поверхность твердого тела представляет собой арену, на которой разыгрываются адсорбционные и каталитические процессы . При адсорбции инородный атом или молекула ионизируются, в то время как противоположно заряженные ионы могут находиться от места нх адсорбции на расстоянии в несколько сотых микрометра. По этой причине обобществление их электронов, как это было бы при ковалентной связи, становится невозможным. Такой тип связи именуют ионосорбцией. Ее иллюстрация на примере связывания кислорода приведена ниже, где для сравнения показана также ковалентная связь [c.182]

Обычно жидкость, нанесенная на поверхность твердого тела, не растекается по ней, а остается в виде линзы различной высоты. Последняя определяется краевым углом 0, замеряемым внутри жидкости. Его величина определяется соотношением между поверхностными натяжениями на границе твердого тела с воздухом ysvo и жидкостью ysL, а также на границе жидкости с воздухом уьу- Указанное соотношение выражается уравнением Юнга [c.191]

Различают присадки, достаточно эффективные в широком диапазоне условий трения, и присадки, проявляющие избирательное действие. Исходя из этого под противоизносными присадками принято понимать соединения, проявляющие эффек-тищюсть при умеренном режиме трения и препятствующие изменениям размеров или формы контактируемых тел (за счет противодействия разрушению и отделению материала с поверхности твердого тела, а также накоплению в нем остаточных деформаций). Противозадирные присадки проявляют эффективность в экстремальных условиях — как правило, при высоких удельных давлениях в зоне трения. Их назначение — уменьшить повреждения поверхности контактируемых тел, проявляющиеся в виде широких и глубоких борозд в направлении скольжения. Следует, однако, отметить, что такое деление присадок весьма условно, поскольку задир является частным случаем общего процесса изнашивания твердых тел при трении. [c.255]

Лимитирующим сопротивлением в этом случае является сопротивление диффузионного слоя, хотя скорость транспорта вещества равна скорости химической реакции. При изменение константы скорости химической реакции в пределах вьтолнения неравенства (6.7) скорость реакции не изменяется, а концентрация вещества на поверхности твердого тела s( s< q) подстраивается к вьшолнению условия ki s< K o = = onst. [c.260]

Такое химическое модифицирование поверхности твердого тела путем прнзиакн больших инертных групп резко снижает энергию адсорбции не только молекул, способных специфически взаимодействовать с гидроксильными группам (например, азота, этилена, бензола, эфира, спиртов и т. п.), но и всех молекул вообще. Это происходит в результате того, что при образовании подобных модифицирующих слоев молекулы адсорбата, во-первых, не могут прянти в соприкосновение непосредственно с основным скелетом твердого тела и, во-вторых, они приходят в соприкосновение с гораздо меньшим числом атомоз, поскольку расстояния между смежными группами СН.ч в модифицирующем слое соответствуют их ван-дер-ваальсовым размерам, а расстояния между атомами кислорода и кремния в основном скелете кремнезема соответствуют гораздо более коротким расстояниям химических связей. [c.503]