Поверхностное натяжение жидкостей и расплавов

Разумеется, при химическом взаимодействии в первую очередь меняется величина Отж, поэтому при высокотемпературном смачивании основной причиной изменения угла смачивания большинство исследователей считают изменение поверхностного натяжения на границе твердое тело — жидкость вследствие протекания химических реакций на этой границе [12 10, с. 125 22, с. 5 23 24, с. 8]. Изучение процессов на границе расплав — твердый металл в случае образования конденсированных продуктов легко проводится с помощью рентгеноструктурного и металлографического анализов. [c.105]

Как МЫ видели, существенным препятствием в использовании равновесия жидкость — кристалл при выращивании кристаллов может оказаться химическое взаимодействие расплава с контейнером и плавление последнего. Это обстоятельство становится особенно существенным в случае выращивания кристаллов с высокими температурами плавления, так как если здесь химическое взаимодействие отсутствует, то верхний предел ставится плавлением тигля. Частично проблема решается применением вольфрамовых тиглей (Гпл = 3370°С) и тиглей из карбидов и нитридов (Гпл более 4000°С). Тем не. менее, по-видимому, самым высокотемпературным материалом, успешно выращенным с применением тигля, является сапфир (Гпл = = 2015°С), полученный методом вытягивания из расплава в иридиевом тигле (Гпл = 2554 °С), с которым расплав практически не вступает в химическую реакцию (см. разд. 5.4). Если отсутствие химического взаимодействия между расплавом и тиглем считается критерием успешного выращивания кристаллов, то необходимо выяснить, можно ли практически найти тигель, устойчивый при более высоких температурах. Одним из решений проблемы является, как мы видели, метод плавающей зоны. Однако часто бывает трудно обеспечить высокую тепловую энергию в зоне, необходимую для плавления тугоплавких материалов. В первую очередь это относится к непроводящим расплавам (здесь нельзя применить высокочастотный нагрев) и к расплавам, прозрачным в инфракрасной и видимой частях спектра (нельзя использовать радиационный нагрев с помощью нагревателей сопротивления или сфокусированным излучением лампы, электрической дуги или солнца). Один из способов улучшить подвод тепловой энергии — увеличить отношение поверхности расплава к его объему. Это легко достигается тем, что на поверхности затравки или поликристаллической массы создают наплыв расплавленного материала (фиг. 5.21,а). Он удерживается на затравке или поликристаллическом образце силами поверхностного натяжения. Другие бестигельные методы выращивания представляют собой различные варианты этого способа. [c.227]

Существо метода заключается в следующем. В расплав погружается капилляр, в который подается газ так, чтобы на конце капилляра медленно образовывался пузырек. В момент, предшествующий отрыву пузырька, измеряется давление в нем. Теория метода разработана Кантором [55, 56], который вывел уравнение, связывающее максимальное давление в пузырьке с поверхностным натяжением жидкости [c.83]

Однако эта работа фактически не зависит от поверхностного натяжения жидкости на границе с газовой средой 01,2. Основным фактором, определяющим смачивание и затекание жидкости в капиллярный зазор, является сила сцепления между поверхностью основного металла и расплавом флюса, т. е. разность 01,3—02,з- Поскольку определить значение поверхностного натяжения твердого тела 01,3 и поверхностное натяжение на границе жидкость— твердое тело 02,3 трудно, то определяют поверхностное натяжение жидкости 01.2 и краевой угол смачивания. Разность 01,3—02,3 играет очень большую роль в процессе флюсования. От ее численного значения зависит возможность и характер смачивания расплавленным припоем покрытой флюсом поверхности основного металла. Если разность 01,3—02,3 для основного металла и расплава флюса равна или больше 01,3—02,3 для основного металла и расплава припоя, то припой остается в массе флюса, контакт с поверхностью основного металла не достигается и, следовательно, смачивания припоем не наступает. В этом случае расплавленный припой в капиллярный зазор не течет и, следовательно, не вытесняет из него расплав флюса. [c.47]

Среди явлений в ванне расплава вольфрама под пятном электрической дуги необходимо отметить еще одно. Температура поверхности электродного пятна (ванны расплава) максимальна в центре и спадает к краю, а сила поверхностного натяжения при этом возрастает. За счет изменения силы поверхностного натяжения (термокапиллярный эффект) возникает движение жидкости на поверхности расплава от центра к краю. Оно передается внутрь за счет сил вязкого трения. Последние удерживают расплав в замкнутом объеме, т. е. это явление действует в одном ключе с электрическим полем, которое возвращает ионизованные испарившиеся атомы вольфрама обратно на катод. [c.78]

Образование и свойства жидкой фазы. Расплав возникает в грануле в виде капель и пленок различного диаметра и толщины. Гранулы к этому периоду представляют собой конгломерат несовершенных кристаллов СаО, MgO, 2S, С3А, 12A7, 4AF и ряда неравновесных минералов. Появившийся расплав смачивает кристаллы конгломерата и дополнительно сближает их за счет сил поверхностного натяжения жидкости. Одновременно с этим происходит взаимодействие между расплавом и кристаллами, приводящее к их растворению в жидкой фазе и кристаллизации из нее новых более термодинамически устойчивых минералов. [c.190]

Рассмотрим конкретный практический пример ламинарного смешения. Жидкий компонент вводят в смеситель, содержащий расплав полимера в форме капель микроскопических размеров. Мы утверждаем, что то, что произойдет с каплями в потоке жидкости в начальной стадии смешения, не зависит от смешиваемости компонентов. Это объясняется тем, что при быстром растворении образуется тонкий (в лучшем случае) пограничный слой. Постепенно капли де формируются, подвергаясь воздействию локальных напряжений.. Поле напряжений неоднородно, поскольку компоненты смеси имеют различные реологические свойства (как вязкость, так и эластичность). Влияние поверхностного натяжения несущественно (соответственно несущественно и наличие или отсутствие четких границ раздела), Вязкие силы превышают поверхностное натяжение По мере деформации капель и увеличения площади поверхности раздела степень смешиваемости двух компонентов начинает играть все возрастающую роль. Для смешиваемых систем внутренняя диффузия способствует достижению смешения на молекулярном уровне, а в случае несме-шиваемых систем — вводимый компонент дробится на мелкие домены. Эти домены вследствие вязкого течения и под воздействием сил поверхностного натяжения достигают состояния, характеризуемого постоянной величиной деформации. Таким образом, для несме-шиваемых систем смешение начинается по механизму экстенсивного смешения и постепенно переходит в гомогенизацию. Морфология доменов, образующихся как в смесях, так и в сополимерах, является предметом интенсивных исследований [19]. [c.388]

Напп, Шах и Планье (методом, аналогичным методу Эллефсона и Тейлора (см. А.П, III и ниже), исследовали форму капель расплава эмали и угол их соприкосновения с листовым железом. Поверхностные натяжения Т (газ — твердое тело), Т (твердое тело — расплав), Т (газ — расплав) находятся в равновесии, когда Т (твердое тело — жидкость) = Т (газ — твердое тело) -Ь Т (газ — расплав)- os д ( — угол соприкосновения, измеренный в газовой фазе) и по приблизительному уравнению Квинке [c.918]

Поверхностное натяжение расплавленных солевых смесей измеряли методом максимального давления пузырька газа на описанной ранее [1] установке. В качестве рабочего газа использовали тщательно очищенный от примесей кислорода и влаги аргон. Трубочки из высокообожженной окиси бериллия диаметром до 3 мм предварительно затачивали на нож и закрепляли в трубке из нержавеющей стали. Глубину погружения трубочки в расплав определяли при помощи микровинта с точностью до 0,01 мм. Скорость подачи газа составляла 0,05 m Imuh. При этой скорости обеспечивался нагрев газа до температуры расплава [2]. Момент касания трубочки определяли при помощи электроконтакта или по началу подъема жидкости в манометре. Используемые в опытах хлористый натрий и хлористый калий предварительно перекристаллизовыва-ли, сплавляли и выдерживали при 850—870° С под пониженным давлением (2—3 мм рт. ст.) в течение 30—40 мин для удаления из них растворенных газов и влаги. Тетрахлорид урана готовили хлорированием двуокиси урана четыреххлористым углеродом [3]. Полученную соль подвергали двойной дистилляции. Химический анализ показал, что [С1] [U]=4,01 (т. е. 4 1). Трихлорид урана готовили восстановлением U U в токе водорода по методике, описанной в работе [4]. Все операции по приготовлению нужных солевых смесей готовили в сухой камере, переносили в тигель из окиси бериллия и помещали в ячейку из кварца. Температуру расплава измеряли платина-платинородиевой термопарой с помощью потенциометра Р-307. [c.58]

При построении теории высокодисперснглх сист0.и и фазовых превращений существешшм является характер зависимости свободной межфаз ной энергии о микрокристаллов поперечником 10 см от размеров и температуры. Температурная зависимость поверхностного натяжения достаточно полно изучена в случае плоской границы раздела фаз для систем жидкость — пар [1—3] и кристалл — расплав [4, 5] как в экспериментальном, так и в теоретическом аспектах. Системы кристалл — пар исследованы менее полно, к настоящему времени проведены лишь отдельные измерения 0 [6, 7]. Экспериментальных данных по температурной зависимости а, насколько нам известно, в литературе не имеется. [c.59]

Как видно из рис, 6, 9, при введении в кремний (германий) золота поверхностное (граница жидкий сплав — газ) и межфазное (граница жидкий сплав — твердый кристалл) натяжения меняются незначительно (слабое увеличение натяжения), т. е, золото не адсорбируется на обеих межфазных границах, в то время как германий или кремний, добавленные к золоту, резко уменьшают поверхностное и увеличивают межфазное натяжение. Такой ход кривых можно объяснить следующим образом. Обе границы являются местом, где атомы жидкой фазы имеют недостаток соседей по сравнению с объемом твердой и жидкой фаз. Это положение, очевидное для границы жидкость — газ, нуждается в обосновании для границы кристалл — собственный расплав. Так как смачиваемость чистой твердой фазы собственным расплавом неполная (0si si = = 14° 0oe -Ge = 15° 0aut-au = 7°), работа адгезии жидкой фазы к твердой фазе того же вещества меньше работы когезии в жидкости (и в твердой фазе), что, по-видимому, нельзя объяснить иначе, как наличием некоторой дополнительной разупорядоченности структуры на границе раздела (по сравнению с объемом жидкой фазы). Таким образом, на межфазной границе кристалла со своим расплавом среднее координационное число должно быть меньше, чем в жидкой фазе. Атомы поверхностно-активного компонента должны адсорбироваться на обеих границах (на границе раздела с газом адсорбция должна быть, очевидно, выше), изменяя межфазное натяжение. [c.12]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология