Поверхностная энергия капли цилиндра

Сначала капля под действием кинетической энергии сплошной среда вытягивается в цилиндр. Растяжение капли сопровождается увеличением ее поверхности с соответствующим повышением запаса поверхностной энергии. Капля становится неустойчивой и при достижении определенного соотношения между диаметром и длиной (по теории капиллярности при I > 3,14d п) распадается на две (иногда и больше, с образованием очень мелких капель)-капли меньших диаметров. Диаметры образующихся капель-всегда отличаются друг от друга, так как при образовании капель одинаковых размеров их поверхность будет наибольшей по отношению к поверхности цилиндра, т. е. имеет место самый неблагоприятный с энергетической точки зрения случай деления. В этом заключается одна из причин полидисперсности получаемых эмульсий. [c.59]

Всем хорошо известны следующие факты вода образует капли, но эти капли не проникают сквозь крошечные дырочки в ткани зонтика водяные пауки удерживаются на поверхности воды невидимой пленкой одни жидкости могут смачивать стенки сосуда (вода в стеклянном цилиндре), а другие не смачивают их (ртуть в барометрической трубке). Все эти факты свидетельствуют о том, что поверхность жидкости обладает особой энергией. В гл. 11 было показано, что поверхностная энергия жидкости, иногда называемая поверхностным натяжением, объясняется неравенством межмолекулярных сил, действующих со всех сторон на молекулы поверхностного слоя жидкости. Поверхностное натяжение является количественной мерой энергии, необходимой для образования 1 см новой поверхности. [c.494]

Струи вследствие энергетически невыгодного соотношения поверхности и объема термодинамически неустойчивы и стремятся принять форму капли или растечься по поверхности фильеры, чтобы уменьшить свободную поверхность. В том и в другом случае происходит нарушение равномерности струй или полный их обрыв [10]. На рис. 7.16 изображена зависимость поверхностной энергии цилиндра от отношения его длины к радиусу l R (кривая 1). Здесь же показано изменение поверхностной энергии растекшейся по поверхности полусферической капли с равным объемом, у которой поверхностная энергия компенсирована адгезией к поверхности фильеры (кривая 2) и поверхностной энергии сферической капли (кривая 3). Можно видеть, что растекание вискозы по поверхности становится энергетически выгодным при отношении 1Щ = 2,2Б, тогда как распад на капли становится возможным при отношении 1Щ = 4,5. Поэтому в производственных условиях обрыв струй [c.178]

Величина энергетического барьера Е, который необходимо преодолеть, для того чтобы перейти от цилиндра к капле, определяется, очевидно, поверхностной энергией двух вновь образовавшихся поверхностей поперечного сечения цилиндра [c.145]

В основу методов определения поверхностного натяжения расплавов положено измерение энергии и силы разрыва межмолекулярных связей. Такой подход реализован практически во всех наиболее часто используемых методах, к числу которых относятся метод отрыва капель, метод отрыва кольца или цилиндра и др. Все они предполагают разрыв жидкости по определенному сечению. При расчете ст используется соотношение АР=а1, где Д/—масса капли или сила отрыва кольца от поверхности / — периметр поверхности разрыва. [c.114]

Если кинетическая энергия вытекающей из капилляра жидкости становится достаточно высокой, то общий баланс потенциальной, поверхностной и кинетической анергий жидкости приводит к изменению геометрической форм[>г вытекающей массы жидкости и изолированные капли превращаются в непрерывную цилиндрическую струю. Цилиндрическая струя устойчива в определенных пределах, и для распада на сферические части ей необходимо пройти через другие геометрические объемные фих уры, поверхность которых больше, чем поверхность цилиндра. [c.145]

Кинтнер [771 анализировал процесс коалесценции больших эллипсоидальных капель после утончения пленки сплошной фазы. Он предположил, что перемычка между каплями представляла собой эллиптический цилиндр, превращающийся затем в эллипсоидальную каплю (см. рис. 7-14). Приравнивая общее изменение кинетической энергии системы (обусловленное истечением дисперсной фазы в цилиндрическую перемычку и вытеснением жидкости сплошной фазы, а также образованием волн) изменению поверхностной энергии, он получил уравнение для расчета средней скорости расширения перемычки — V. [c.285]

Если ускорить поток жидкости из капилляра, то кап-леобразование сменяется струйным истечением, так как существенную роль начинает играть кинетическая энергия вытекающей жидкости. Можно рассмотреть переход от капельного истечения к струйному, определив кинетическую энергию, необходимую для превращения капли в цилиндр равного объема, т. е. составив баланс следующих энергий Ек — кинетическая энергия объема жидкости, отвечающего размеру капли и движущегося в капилляре со скоростью v п —потенциальная энергия капли, определяемая действием гравитационного поля 3 — поверхностная энергия равновесной сферической капли —поверхностная энергия равнозначного по объему жидкого цилиндра (струи). [c.239]

Рассмотрим теперь волны, образующиеся на свободной поверхности цилиндрической жидкой струи. Эти волны являются причиной дробления струи на капли. Поэтому нас интересуют условия, при которых малые капиллярные возмущения увеличивают амплитуду возмущений и приводят в итоге к дроблению струи. С физической точки зрения дробление медленно текущей цилиндрической струи происходит по следующей причине. Если струя в каком-то сечении утолщилась, то поверхностное натяжение стремится уменьшить свободную поверхность так, чтобы минимизировать свободную энергию. Простые геометрические соображения показывают [20], что поверхность цилиндра заданного объема уменьшится, если этот объем разобьется на сферические капли, радиус которых более чем в 1,5 раза больше радиуса цилиндра. Действительно, рассмотрим цилиндр радиусом Я и длиной . Тогда его объем и площадь поверхности Ус = кЯ Ь, 5 = 2пЯЬ, так что ,. = 5 /2. Пусть этот цилиндр распадается на п шаров радиусом г. Тогда объем шаров и их поверхность V = Акг п/Ъ, 8 = 4пг п = ЗУ /г. Из условия У, = следует, что = ЗУ /г = = 38 1/2г= 1, Ъ8 1/г или г/Я = 1, 55 /5 . Из условия 8 /8, > 1 следует, что г> , 5Я. Кроме того, можно показать, что если струя дробится на и> 2 одинаковых сферических капель, то среднее расстояние между каплями будет более , 5гп/(п - 1), причем 1 < п/(п - 1) < 2. [c.447]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология