Поверхностное натяжение на деформированной поверхност

Капля, помещенная в электрическое поле напряженностью Е, поляризуется и деформируется, принимая форму эллипсоида, большая ось которого параллельна направлению электрического поля. Степень деформации, которая определяется отношением полуосей эллипсоида, зависит от напряженности поля Е. Существует некоторое значение Е р, при котором деформация капли может привести к ее разрыву. Условие равновесия для капли реализуется при равенстве суммы внешних сил, действующих на единицу ее поверхности, силе межфазного поверхностного натяжения. Поскольку электрическое поле в окрестности поверхности капли неоднородно, условие равновесия характеризует локальное равновесие, а не равновесие всей капли. В работе [92] это условие равновесия рассмотрено для полюсов и для экватора капли в связи с тем, что именно в этих точках деформации поверхности максимальны. Показано, что устойчивость капли зависит от безразмерного параметра х=Е (Я/а) значение которого в момент потери устойчивости равно 1,625. [c.79]

Наконец, при достаточно высокой температуре поверхности между ней и каплей в процессе взаимодействия образуется паровая прослойка. При высокой скорости движения капля деформируется под действием сил инерции. Силы поверхностного натяжения и вязкого трения препятствуют деформации. Продолжительность взаимодействия капли со стенкой определяется процессом деформации кап-24 - [c.24]

Сила поверхностного натяжения стремится придать пузырьку шарообразную форму. Силы сопротивления и гидростатического давления по-разному действуют на верхнюю и нижнюю поверхности пузырька. В результате пузырек деформируется. Большие пузырьки имеют сильно деформированную грибообразную форму. При изменении формы пузырька изменяется траектория его движения. Скорость движения пузырька в жидкости и влияние физических свойств соприкасающихся сред (плотности, вязкости, поверхностного натяжения), а также формы и размеров пузырька, циркуляции в жидкости и газе и других факторов на скорость всплывания пузырька изучались многими исследователями. Чем больше вязкость жидкости, тем больше диаметр пузырька и меньше скорость его всплывания. Особенно это заметно при вязкости больше 10 °Е. Перфорация решетки оказывает влияние до Я = 300 мм, влияет и доля живого сечения. [c.139]

В большинстве случаев элементы контактирующих фаз (часто это дискретная фаза — капли, пузыри, — распределенная в сплошной иногда — пленки и струи) в ходе процесса изменяют свои размеры и форму. Например, мелкие капли в результате действия сил поверхностного натяжения близки к сферам, крупные — могут быть существенно деформированы. Кроме того, происходят постоянное разрушение капель и пузырей и их коалесценция. В расчете поверхности контакта фаз здесь чаще всего нет определенности, используются приближенные модельные представления или качественные оценки. [c.737]

К выводу о том, что капиллярные силы и силы поверхностного натяжения не являются основными факторами, определяющими свойства пленок, пришел С. С. Воюцкий [28, 29, 38]. В результате обобщения различных механизмов пленкообразования, рассмотренных в указанных теориях, он пришел к выводу, что процесс пленкообразования из дисперсий полимеров является многостадийным и связан с проявлением тех или иных сил на различных этапах пленкообразования. Решающее значение отводится последней стадии пленкообразования, когда из пленки полностью удаляется вода. Согласно этим представлениям процесс пленкообразования из латексов протекает в три стадии. На первой стадии происходит испарение воды и сближение латексных частиц до соприкосновения под действием сил поверхностного натяжения при этом предполагается, что каучуковые латексы могут деформироваться до исчезновения жидких прослоек. На второй стадии удаляется вода из пространства между частицами, что приводит к их деформированию. На этой стадии большое значение придается силам поверхностного натяжения и действию капиллярного давления. Это способствует уменьшению поверхности внутренних полостей между соприкасающимися частицами. Взаимодействие частиц происходит по участкам поверхности, не покрытым поверхностно-активным веществом. Наиболее важной стадией, определяющей структуру и свойства пленок, является третья, связанная с перераспределением поверхностно-активных веществ и коалесценцией частиц. Предполагается, что защитное вещество адсорбционного слоя уходит с поверхности. Свободные концы макромолекул могут при этом диффундировать через уплотненную поверхностную пленку сливаю- [c.198]

Причиной распада струи на капли являются продольные волны, возникающие на ее поверхности по выходе из сопла главным образом под действием аэродинамических сил. Последние, возрастая по мере увеличения относительной скорости струи и плотности внешней газовой среды, стремятся деформировать и разорвать струю, чему препятствуют силы поверхностного натяжения. При небольшой относительной скорости струя на некотором расстоянии от выходного сечения разрывается на отдельные части, которые под действием поверхностного натяжения свертываются в сферические капли. С увеличением относительной скорости возникают волнообразные деформации струи и происходит ее распад на более мелкие капли. Наконец, при больших относительных скоростях на поверхности струи возникают малые волны, гребни которых отрываются, и струя распадается на очень мелкие капли (распыляется) вблизи выхода из сопла. [c.74]

Приведенные выше выражения для силы сопротивления, испытываемой частицей при медленном движении в вязкой жидкости, справедливы при условии, что частицы твердые. На практике имеют дело не только с твердыми, но и с жидкими и газообразными частицами — каплями и пузырьками. Такие частицы в потоке несущей жидкости могут деформироваться под действием неоднородных полей скоростей и давлений внешнего и внутреннего течения жидкости или газа. Особенно заметна деформация относительно крупных частиц, а также частиц, находящихся в потоке возле границы области течения — стенок, межфазных поверхностей, где значительны изменения скорости потока на расстояниях, сравнимых с размером частиц. Если жидкие или газообразные частицы находятся близко друг от друга, то относительное движение частицы вызывает гидродинамическую силу сопротивления, зависящую от расстояния между их поверхностями. В частности, при сближении частиц по линии центров, сила сопротивления при малых зазорах 5 между поверхностями возрастает как 1/5 , где а = 1 для твердых частиц и а = 0,5 для жидких частиц [7]. Степень деформации частиц определяется модифицированным капиллярным числом Са = р.(,С/йЬ/(а-ь Ь) I [9], где ц, — вязкость несущей жидкости V — скорость сближения капель радиуса д и Ь X — коэффициент поверхностного натяжения капель. При Са 1 деформация капель мала. [c.168]

Поверхностное натяжение направлено на уменьшение площади межфазной границы, поэтому в отсутствие внешних по отношению к межфазному слою сил плоская граница не может существовать. В сосуде с жидкостью внешней силой, обеспечивающей существование плоской поверхности жидкости, является реакция стенок сосуда. В концентрированной пене или эмульсии такой силой является давление со стороны соседних пузырьков или капель, которое деформирует их в многогранники с плоскими гранями. [c.559]

Интересным вариантом метода сидящей капли является метод вращающейся капли. Он очень удобен для измерения небольших поверхностных натяжений на границе раздела жидкость — жидкость. Рассмотрим каплю жидкости А, подвешенной в жидкости В. Если плотность А меньше плотности В, то при вращении всей системы, как показано на рис. 1-22, жидкость А идет к центру, образуя каплю на оси вращения. По мере увеличения скорости вращения капля вытягивается, поскольку центробежная сила все больше противодействует поверхностному натяжению, стремящемуся свести к минимуму поверхность раздела. В конце концов сферическая капля А деформируется в продолговатый эллипсоид. При достаточно высокой скорости вращения капля похожа на вытянутый цилиндр. [c.33]

Твердое тело, по определению, обладает жесткостью и способно сопротивляться приложенному давлению. Хотя в принципе поверхность твердого тела должна характеризоваться свободной поверхностной энергией и величиной полной энергии, очевидно, что обычные капиллярные методы, опирающиеся на измерения свойсте равновесных или эквипотенциальных поверхностей, описываемых уравнением Лапласа, в данном случае мало эффективны. Под действием приложенных сил твердое тело упруго деформируется, и все же его форма больше зависит от предыстории, чем от сил поверхностного натяжения. [c.200]

Для капли, которую можно считать сферической, равнодействующая сил поверхностного натяжения, приложенных к элементу поверхности, представляет собой давление 2а Н, где о—поверхностное натяжение, а — радиус сферы. Для определения условия, при котором форма капли мало отличается от сферической, необходимо сравнить силы 2а Я и /гЦ-0-Чтобы капля не деформировалась, должно выполняться условие В <с V5(o/ .l ). [c.79]

Попытки объяснить поверхностные явления в чистых жидкостях с точки зрения тангенциального натяжения поверхности до сего времени имеют место довольно часто. При этом можно отметить две тенденции в этих попытках. Некоторые авторы считают, что силовые поля поверхностных молекул деформированы таким образом, что эти молекулы образуют дискретную, но прочно связанную структуру в виде плёнки, в которой межмолекулярные силы притяжения направлены преимущественно тангенциально к поверхности, а не равномерно во все стороны. Помимо того, что такое искажение силовых полей трудно было бы объяснить иначе, как приписав молекулам совершенно особую ориентацию на поверхности, можно думать, что столь прочно сотканная поверхностная ткань должна скорее затруднять, чем облегчать сокращение поверхности, так как существенное условие сокращения поверхности заключается в выталкивании из неё молекул, а особо прочная связь между поверхностными молекулами препятствовала бы такому выталкиванию. Этот пример вскрывает противоречивость теории, стремящейся приписать физическую реальность чисто математическому понятию поверхностного натяжения. [c.15]

Несмотря на большое разнообразие конструктивных форм, форсунки можно классифицировать по принципу их действия. Форсунки предназначены для распыливания струи жидкости на большое число капель и распределение этих капель в пространстве. Распыливание струи жидкости является сложным физическим процессом, зависящим от многих внешних и внутренних причин. Основной внешней причиной является воздействие на поверхность струи аэродинамических сил, величина которых зависит от относительной скорости струи и плотности окружающего газа. Аэродинамические силы стремятся деформировать и разорвать струю, а силы поверхностного натяжения препятствуют этому. [c.5]

На поверхности жидкой капли, обтекаемой потоком газа, создается некоторое распределение давлений, которое деформирует каплю. Дробление капли произойдет в том случае, если внешние силы, действующие на нее, преодолеют силы поверхностного натяжения. [c.211]

В мягких условиях формования на вытекающей струйке раствора образуется эластичная поверхностная пленка осажденного полимера, которая легче деформируется под действием остаточных напряжений, чем в случае жестких условий. В результате наблюдается расширение струи и, вероятно, более быстрое выравнивание профиля скоростей и снятие тангенциальных напряжений по выходе струи из канала фильеры. Это должно вести к увеличению скорости истечения раствора из фильеры при увеличении концентрации ДМФ в ванне до 85%. Эффект вытягивания струйки раствора за счет сил поверхностного натяжения ванны в этом случае, по-видимому, перекрывается теми напряжениями, которые возникают при коагуляции ее в осадительной ванне, в то время как при истечении раствора в 100%-ный ДМФ, когда исчезает межфазное натяжение, скорость истечения резко падает. Отсюда следует вывод, что на скорость истечения полимерного раствора оказывают влияние свойства поверхности раздела фаз раствор — ванна. [c.228]

Поверхностное натяжение 7 для твердых тел определяется как обратимая работа по созданию новой поверхности путем добавления других атомов на поверхности. Это работа необходима, чтобы деформировать поверхность твердого тела и представляет собой меру искажений поверхности, которая может быть как за счет сжатия, так и растяжения твердого тела. Для жидкости поверхностное растяжение и сжатие равны, а для твердого тела — могут отличатся. [c.159]

При постепенном увеличении скорости жидкость вытекает в виде сплошной струи. Под возде11ствием начальных возмущений и сил поверхностного натяжения на поверхности струи возникают вращательно-симметричные (осесимметричные) колебания, сильно деформирующие [c.262]

Рассмотрим задачу о соударении капли с недеформи-, руемой плоской поверхностью тела. Капля движется до соударения с умеренной скоростью и нормально к поверхности. Скорость предполагается умеренной, и капля в результате удара не распадается на части, а лишь деформируется под влиянием действующих сил. В общем случае в капле действуют силы инерции, давления, вязкого тре-иия, поверхностного натяжения и тяжести. Сила тяжести, ло-видимому, не имеет существенного значения при анализе деформации капли, хотя в ряде случаев ее нужно учитывать в процессе движения капли до соударения с поверхностью тела. Силой вязкого трения пренебрегаем, т. е. рассматривается капля идеальной жидкости. [c.82]

Влияние электрической поляризации на смачивание изучено наиболее детально на системах, в которых электродом служила жидкая ртуть, а краевые углы определялись по форме пузырьков газа на поверхности электрода [48, 171, 172]. Благодаря большой плотности ртути ее поверхность при контакте с водными растворами практически не деформируется, и для расчета краевых углов можно применять уравнения, выведенные применительно к смачиванию твердых. тел. Рассмотрим, на какие параметры, входящие 3 уравнение краевого угла, влияет поляризация электрода в таких системах (проводящая подложка в контакте с элек1ролитом и газовым пузырьком). Поверхностное натяжение ртути на границе с раствором изменяется в соответствии с ходом электрокапиллярной кривой. Поверхностное натяжение мел<ду раствором электролита и газом, заключенным в пузырьке, не зависит от поляризации. Потенциал на поверхности электрод — газ в принципе можег влиять на поверхностное натяжение этой границы, потому что под пузырьком поверхность металла часто бывает не сухая, [c.113]

При нагревании угли размягчаются и вследствие этого спекаются в результате деструкции главных цепей их макромолекул, отщепления кислородсодержащих функциональных групп, разрыва эфирных и метиленовых мостиков и насыщения образующихся фрагментов водородом при его перераспределении в процессе пиролиза [1]. Лищь часть углей способна к размягчению без сколько-нибудь существенной деструкции [19]. Размягченные зерна под действием сил поверхностного натяжения, гравитации, давления вышележащих слоев угля и выделяющихся летучих веществ деформируются, при этом образуются и увеличиваются площади контакта поверхности зерен. Между молекулами, находящимися на соприкасающихся поверхностях, действуют межмолекулярные (вандерваальсовы) силы, а в дальнейшем между ними образуются химические связи. Эти физические и химические силы связывают зерна остаточного материала углей в единый массив. Таков в общих чертах механизм спекания углей [1]. [c.38]

Внешняя форма каплевидных включений обусловлена действием двух основных факторов силы поверхностного натяжения, стремящейся придать жидкому металлу наименьшую поверхность, и кристаллизационной силы растущего кристалла, деформирующей включение. Врастание мелких глобулей в кристаллы фторфлогопита не встречает особенных препятствий. Более крупные капли деформируются при своем врастании. Все они несколько вытянуты вдоль оси С кристалла слюды. Подобную ориентировку капель железа иллюстрирует рис. 20. Образующиеся при коалес- [c.47]

Деформация свободной поверхности. До сих пор везде предполагалось, что фаницы слоя не деформируются, даже если являются свободными в смысле отсутствия на них тангенциальных напряжений. Согласно Дэвису и Зегелю [99], учет деформируемости свободных поверхностей (одной или обеих) дает эффекты того же типа, что и отклонения от приближения Буссинеска. Этот вывод был получен в пренебрежении поверхностным натяжением, но влияние деформации ощутимо лишь в очень тонких слоях, когда существенно и влияние поверхностного натяжения. [c.80]

Распределение пузырьков в кавитационной области является случайным, хотя в отстоявшейся жидкости можно считать, что зародыши равномерно распределены по объему. Несоответствие распределения зародышей распределению пузырьков в развитой кавитационной области объясняется эффектом размножения кавитационных полостей. На конечной стадии захлопывания пузырек теряет устойчивость, так как на отдельных участках его поверхности гидродинамические силы, происхождение которых связано с возникновением микропотоков в окрестностях пузырька, могут скомпенсировать или превысить силу поверхностного натяжения. Благодаря этому пузырек приобретает способность деформироваться, разделяясь на мелкие осколки, содержащие газ с давлением и температурой выше равновесного значения. [c.172]

Изложенные выше соображения позволяют подойти к анализу явления прядомости жидкости, т. е. способности ее к одноосной деформации без потери сплошности. Поскольку переход от цилиндрической формы нити к сферической связан с преодолением энергетического барьера, т. е. с временным увеличением поверхности, то при отсутствии внешних воздействий на цилиндрическую жидкую нить, локально искажающих ее форму, она может быть теоретически одноосно деформирована на бесьо-нечную длину. В реальных условиях формования жидких нитей возникает большое число причин для изменений формы цилиндрической нити, превышающих критическую величину потенциального барьера. Поэтому практически жидкая нить оказывается нестабильной и легко обрывается. В ряде работ подробно анализируются причины обрыва вискозных нитей в производстве. Любое разруягение (обрыв) жидкой нити представляет собой процесс, протекающий во времени, которое задается при прочих равных условиях скоростью деформации жидкости, т. е. скоростью сужения струи, превращающейся в каплю. Скорость деформации жидкости эквивалентна скорости вязкого течения ее под действием приложенного усилия. Следовательно, продолжительность жизни цилиндрической жидкой нити, выведенной из неустойчивого равновесия (т. е. после преодоления энергетического барьера перехода от цилиндра к сфере), будет определяться соотношением сил поверхностного натяжения, под действием которых происходит сужение струи, и вязкости жидкости. Было предложено следующее выражение для оценки времени существования жидкой нити t [c.148]

В работах Ребиндера с сотр. [27, 31, 32] было показано, что твердость металлов зависит от потенциала и эта зависимость имеет форму электрокапиллярной кривой, полученной для жидких металлов. Твердость металла отражает степень его диспергируе-мости. При диспергировании происходит образование и расширение микротрещин. Скорость зтих процессов возрастает при понижении поверхностного натяжения металла. Поэтому при смещении потенциала электрода в положительную или отрицательную сторону относительно потенциала нулевого заряда металла и при адсорбции органических веществ на границе электрод — раствор твердость металлов снижается. Часто для определения твердости используется метод маятника [33—35]. Метод заключается в следующем. Маятник двумя остриями из карбида вольфрама опирается на поверхность металла. При колебании маятника эти острия деформируют и разрушают поверхность металла, и амплитуда колебаний маятника уменьшается. По степени затухания колебаний можно рассчитать твердость металла (Я) [c.146]