Поверхностная энергия разрыва

Попытаемся определить размер двухфазного пузырька, при котором происходит разрыв последнего на два однофазных паровой и жидкий. Для того чтобы паровой пузырек мог оторваться от жидкой фазы, подъемная сил должна быть способной преодолеть разность поверхностных энергий на границе раздела фаз. Кинетической энергией и гидростатическим давлением пузырька можно пренебречь. Далее считаем, что толщина пленки воды в пузырьке ничтожно ыа- [c.64]

Если даже разрыв происходит в предельно ориентированном состоянии, когда энергия разрыва определяется только химическими связями, то надо иметь в виду следующее а) энергия диссоциации, как показано в теории прочности " не равна энергии разрыва связей между двумя новыми образующимися поверхностями, б) после разрыва радикалы вступают в реакции, в результате которых на разорванных концах цепей образуются кислородсодержаш.ие группы. Именно указанные концевые группы и определяют величину поверхностной энергии. [c.241]

При формировании структуры энергия активации передается системе по определенному закону во времени и, таким образом, все последующие процессы, протекающие в системе, поставлены во временные рамки. В результате передачи системе энергии активации в виде колебательных движений у каждой частицы в определенный момент времени происходит разрыв контактов. Момент разрыва и кинетическая энергия движения частицы зависят от ее свободной энергии до разрыва контактов. В результате появляется новая форма движения системы, которая характеризуется взаимодействием частиц, обладающих определенным уровнем кинетической и потенциальной поверхностной энергии. Для этой формы движения за качественное изменение в системе принимается увеличение числа контактных взаимодействий. Другими словами, для новой формы движения возникают другие временные рамки, порождённые первыми, в соответствии со свободной энергией отдельных частиц в начале процесса. Отсюда вытекает, что кинетика самопроизвольных неравновесных процессов в дисперсных системах с твердой фазой обусловлена свободной энергией частиц в исходной системе и законом подвода к системе энергии активации. Поэтому энергия активации является термодинамическим параметром, который необходимо учитывать при описании процесса структурообразования в системе с позиций термодинамики неравновесных процессов. [c.246]

Вследствие тепловых флуктуаций атомы в вершине трещины время от времени приобретают кинетическую энергию, достаточную для разрыва связи или ее восстановления, если произошел разрыв связи. Как процесс разрыва, так и процесс восстановления связей при а = 0 сопровождается затратой кинетической энергии на преодоление потенциальных барьеров На и Уа (рис. 6.2). Аналогичная двухуровневая модель разрыва полимерной цепи рассмотрена в гл. 2 (переход атома из внутреннего в концевое состояние). Двухуровневая модель, приведенная на рис. 6.2, введена автором [2.9, 5.7] и независимо Стюартом и Андерсоном [6.7]. Кинетические энергии частиц, численно равные указанным потенциальным барьерам, являются соответственно энергиями активации процессов разрыва и восстановления связей. Разность потенциальных барьеров представляет собой потенциальную поверхностную энергию, практически равную свободной поверхностной энергии, возникающей при разрыве одной связи. Потенциальная энергия атомов в объеме с некоторым приближением может рассматриваться как функция расстояния между частицами в направлении растяжения, т. е. как функция расстояния между атомами X, а для частиц, находящихся на свободной поверхности (после разрыва связей), — как функция расстояния х (см. рис. 6.1). [c.149]

Работа, затраченная при дроблении вещества на разрыв связей между молекулами, превращается в потенциальную энергию ненасыщенных связей на границах раздела фаз. В связи с увеличением (во много раз) поверхности раздела в процессе диспергирования вещества эта избыточная поверхностная энергия достигает значительной величины. Обладая в мелкодисперсном состоянии большей энергией, вещество, следовательно, обладает и большей активностью, нежели не-измельченное. [c.8]

Полярная диаграмма для у, теорема Вульфа. Считается, что поверхностное натяжение, или свободная поверхностная энергия у, будучи вычерчена как полярная диаграмма в зависимости от кристаллографической ориентации поверхности, должно в общем случае меняться с ориентацией и отражать симметрию кристалла. Двумерный вариант такой диаграммы схематически изображен на фиг. 13. На графике показан ряд острых минимумов (точки, в которых первая производная испытывает разрыв). [c.426]

Так, если на поверхности между аппретом и смолой существует химическая связь, то при ее нарушении должен происходить разрыв либо С - С-, либо С - 51-связи. В обоих случаях энергия связи близка к 240 кДж/моль. Это соответствует величине поверхностной энергии около 1,4 Дж/м . Однако работа адгезии, как правило, не превышает 0,15 Дж/м . Это обусловлено тем, что в действительности только незначительное число винильных [c.82]

Согласно [44] при более глубоком рассмотрении нельзя обойтись без сопоставления ef со значениями энергии атомизации Q [51], (т. е. энергии сублимации с образованием одноатомного пара). Для выхода атома из узла в объеме на грань (111) кубической гранецентрированной решетки с оставлением нижележащей вакансии требуется разрыв четырех связей из 12, т. е. = 0,33й. В случае кристаллов с ковалентными связями экспериментальные определения удельной поверхностной энергии [52] хорошо сходятся с рассчитанными [51], исходя из уравнения для аналогичной модели. Для металлов же необходима поправка. Независимо от этого можно принять, что для металлов с плотной упаковкой (кубической гранецентрированной или гексагональной) ё пропорциональна 2, т. е. [c.505]

Таким образом, при обработке ультразвуком водных дисперсий каолинита в них происходят (1 мин) разрыв структурных связей между дисперсной фазой и дисперсионной средой и разрушение первичных агрегатов дисперсной фазы и начинается некоторая диспергация частиц каолинита. Затем ультразвуковое воздействие в результате диспергирования, освобождения большого количества свободной поверхностной энергии и распределения частиц и гидратных пленок вызывает постепенное образование новой, более компактной и прочной структуры. В свою очередь эта вторая структура после завершения своего образования [c.187]

Другое возможное объяснение меняющегося поведения различных веществ можно найти при рассмотрении их влияния на поверхностную энергию между окислом и водой. По причине, объясненной на стр. 106, на поверхности металла, которая выдерживалась на воздухе так долго, что разрыв пленки практически прекратился, может возобновиться процесс разрыва пленки, если поверхность увлажняется электролитом, содержащим вещество, которое уменьшает поверхностную энергию вещество, которое увеличивает поверхностную энергию, может прекратить появление разрывов в пленке, которые возникли при нахождении металла па воздухе. Окончательно этот вопрос еще не выяснен, и его дальнейшее исследование было бы желательным. [c.169]

Столь высокое значение свободной поверхностной энергии пирографита, получаемое при использовании клиньев толщиной более 0,15 мм можно, по-видимому, объяснить следующим. Во-первых, при выводе уравнения (5) сделано предположение о том, что изгиб невелик, так как только в этой случае выполняются исходные условия. Во-вторых, в отличие от слюды пирографит характеризуется более высоким модулем упругости, и отщепляемую пластину нельзя изогнуть по радиусу, сколь угодно большому. При достижении определенной величины изгибающего момента, т. е. при соответствующей толщине клина у, отдельные слои пирографита не только изгибаются, но и ломаются. Очевидно, в этом случае общая затрачиваемая работа идет на упругий изгиб отщепляемой пластины и создание двух новых поверхностей, а также на разрыв отдельных слоев пирографита. Поэтому основные эксперименты по определению свободной поверхностной энергии пирографита проводили при толщине клина г/=0,1 мм. [c.36]

Другой вид нестабильности — Кельвина — Гельмгольца, наблюдается, когда две жидкости движутся с разными тангенциальными скоростями относительно поверхности раздела. Кинетическая энергия движения обусловливает некоторое волнообразное возмущение поверхности, возрастающее по амплитуде, и это ведет к смещению жидкостей. Разрыв поверхности раздела происходит в этом случае даже при малых сдвиговых скоростях, когда течение ламинарное. По мере возрастания нестабильности внутреннее трение (вязкость) и поверхностное натяжение уменьшаются. [c.30]

Работа когезии равна энергии, которую нужно затратить на разрыв сил сцепления между молекулами данной фазы. Числен.чо работа когезии (Дж/м ) равна удвоенному значению поверхностного натяжения [c.317]

Представление о механизме воздействия магнитного поля на водно-дисперсные системы [120] в определенной степени можно получить на основе теории, связывающей структурные изменения водно-дисперсных систем с образованием ионов. При магнитной обработке воды под влиянием магнитного поля происходит процессия внешних электронных облаков в молекулах, поэтому последние приобретают индуцированный магнитный момент, перпендикулярный направлению магнитного поля. Вследствие этого энергия водородных связей изменяется, происходит их изгибание и частичный разрыв. Это влечет за собой изменение взаимного расположения молекул, а следовательно, и структуры воды, что обусловливает наблюдаемые изменения ее плотности, поверхностного натяжения, вязкости и ряда других свойств. [c.34]

Поверхностная адсорбция играет чрезвычайно важную роль в механизме действия многих катализаторов. Твердый катализатор обычно служит поверхностью, на которой адсорбируются молекулы и где они затем реагируют друг с другом. Например, гидрирование двойной углерод-углеродной связи значительно ускоряется в присутствии твердого катализатора типа никеля. Молекулы Н 2 могут адсорбироваться на двух соседних активных центрах с достаточной энергией, чтобы произошел разрыв молекул водорода на отдельные атомы. Эти атомы способны затем присоединяться по двойным связям к соединениям углерода, которые также адсорбируются на поверхности катализатора. Последовательность таких стадий изображена на рис. 29.5. Гидрирование ненасыщенных жиров, каковыми являются растительные масла, осуществляется в промышленных масштабах с использованием никелевого катализатора. [c.497]

Качественная сторона карбкатионной теории получила общее признание. Однако на ее основе не удается предсказать количественный выход продуктов даже при крекинге индивидуальных соединений. Следует отметить, что существование карбкатионов на поверхности алюмосиликатного катализатора не доказано экспериментально. Возможно, что промежуточными частицами при каталитическом крекинге являются не карбкатионы (о-комплексы), для образования которых необходим полный гетеролитический разрыв связей, а поверхностные комплексные соединения углеводородов с активными центрами катализатора. Такими соединениями могут быть я-комплексы, для образования которых требуется меньше энергии, чем для образования о-комплексов [c.342]

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]

Исследовано влияние длины и гибкости цепи диамина на поверхностную энергию разр пиения, жесткость и статическую прочность отвержденных эпоксидных смол. Приведены характеристики диаминов, использованных в качестве отвердитедвя эпоксидной смолы, и режимы отверждения. [c.9]

По адсорбционной теории Улига [351 КР объясняется ослаблением межатомных связей в напряженном металле при адсорбции специфических компонентов, главным образом анионов раствора. Активные анионы адсорбируются преимущественно на подвижных дислокациях или других несовершенствах структуры, что снижает поверхностную энергию. Это облегчает разрыв межатомных связей в металле, находящемся под растягивающими напряженнямн. На основании этой теории объясняется специфическое влияние различных сред, вызывающих КР, а также действие катодной защиты. [c.67]

Теория основана на открытом в начале двадцатого века эффекте понижения поверхностной энергии в результате адсорбции (эффекте Ребиндера). Согласно этой теории адсорбция типичных новерхностно-аюгив-ных веществ из окружающей среды вызывает облегчение деформации и разрзш1ения твердых тел, часто в значительно большей степени, чем при химическом воздействии. Эффект адсорбционного понижения прочности, согласно этой теории, обусловлен тем, что поверхностно-активные вещества, понижая поверхностную энергию металлов, способствуют зарождению пластических сдвигов. При этом процесс коррозионного растрескивания протекает не путем химического или электрохимического растворения металла в вершине трещины, а вследствие ослабления межатомных связей в напряженном сплаве при адсорбции специфических компонентов раствора. Благодаря адсорбции снижается поверхностная энергия, что облегчает разрыв межатомных связей металла, находящегося под растягивающим напряжением. Уменьшение сродства между атомами на поверхности металла происходит при наличии одного адсорбционного монослоя, при этом наиболее эффективно действуют частицы, проявляющие специфическую адсорбцию. Инициирование трещины стресс-коррозии вьвывается адсорбционным снижением сил взаимодействия между смежными атомами в вершине надреза материала, подвергающегося действию высоких растягивающих напряжений. [c.65]

При а = Оо скорость роста микротрещины бесконечно мала, вследствие чего все виды потерь, зависящие от скорости деформации, равны нулю. Поэтому расчет сго справедлив и для хрупкого, и для квазихрупкого состояния с тем отличием, что коэффициенты концентрации напряжений при одном и том же значении /о будут различны. Коэффициенты 3 рассчитываются по формулам механики разрушения, приведенным в гл. 4. Там же показано, что при о = 0 энергия, идущая на разрыв химической связи, состоит из двух частей LJq= Uo—Uo)- -Uq, где (i/o—i/o )—энергия, идущая на образование свободных поверхностей (свободная поверхностная энергия), а Uo—механические потери третьего вида (Qa — поверхностные потери), не зависящие от скорости роста микротрещины и не исчезающие при сг=(Го и 0 = 0. При а=сго упругая энергия целиком переходит в свободную поверхностную энергию, которая пропорциональна Uq—Uo, а оставшаяся часть потенциального барьера преодоле- [c.168]

Если происходит групповой разрыв п цепей, то образуются микроплощадки площадью пккл, при этом упругая энергия равна n(f/o—Uq ). в результате можно сделать вывод, что соотношение (6.35) годится как для квазихрупкого, так и для хрупкого разрыва и свободная поверхностная энергия а одинакова в обоих состояниях. [c.169]

По адсорбционной теории, развиваемой Г. Улигом, процесс коррозионного растрескивания объясняется ослаблением межатомных связей в напряженном состоянии сплава при адсорбции анионов раствора, происходящей преимущественно на подвижиых дислокациях или других несовершенствах структуры. Это приводит к снижению поверхностной энергии и облегчает разрыв межатомных связей металла. На основе этой теории объясняется специфичность сред, вызывающих коррозионное растрескивание, действие коррозионной защиты. [c.111]

Количественная теория прочности пластмасс в настоящее время еще обсуждается [1, 2]. Критерий разрушения Гриффита подвергается некоторой критике в частности на том основании, что поверхностную энергию твердых тел, в особенности полимеров, практически невозможно измерить однозначно. Кроме того, термин поверхностная энергия для полимеров имеет иной смысл, чем для низкомолекулярных материалов, в которых разрушение связано лишь с отделением молекул друг от друга и с преодолением сил межмолекулярного взаимодействия. Предпринимались такн№ попытки связать прочность с таким термодинамическим параметром, как плотность когезионной энергии [3]. В термопластах разрушение охватывает как отделение молекул друг от друга, так и разрыв внутримолекулярных (хи.мичес-ких) связей. В сильно зашитых системах (реактопласты) разрушение происходит только через разрыв химических связей. [c.60]

Важной характеристикой, позволяющей определять когезионную прочность резин с ферритовыми наполнителями, является прочность на раздир, характеризующаяся удельной энергией раздира. Принято [125], что удельная энергия раздира — это энергия, затрачиваемая на образование единицы свободной поверхности при раз-дире. Эта энергия не равна, однако, поверхностной энергии, поскольку процесс термодинамт чески необратим, и ббльщая часть энергии, затрачиваемой пои деформировании резины в вершине растущего надоеза. рассеивается в виде тепла. Особенность испытания на раздир состоит в том, что напряжения вследствие искусственно создаваемой концентрации всегда локализуются в некотором определенном, очень малом объеме, расположенном в вершине растущего надреза. Отсюда следует, что сопоставление результатов испытаний на раздир и разрыв эластичных магнитных материалов должно производиться с учетом существенного различия в размерах деформируемых объемов. [c.114]

Облегчение и ускорение процесса разрушения твердых тел в жидкой среде происходит вследствие снижения свободной поверхностной энергии по сравнению с таковой в вакууме, так как адсор-бционно-активные молекулы среды облегчают разрыв межатомных связей в вершинах трещин. Следует иметь в виду, что эффект поверхностно-адсорбционного воздействия среды проявляется только в напряженных дефектах и трещинах материала при условии, что молекулы среды не встречают стерических препятствий и за счет поверхностной диффузии попадают в вершину микротре-щин. Молекулы среды, адсорбированные на боковых поверхностях трещин, не позволяют им сомкнуться при снятии нагрузки, а это, в свою очередь, также облегчает процесс разрушения. [c.51]

По адсорбционной теории, развиваемой Улигом, кор-ро зи онное растрескивание Объясняется ослаблением межатомных связей в напряженном Оплаве при адсо рб-ции специфических томтонантов, главным образом анионов раство ра. Активные анионы адсорбируются шреиму-ще Ственно на подвижных дислокациях или других несовершенствах структуры, что снижает поверхностную энергию. Это облегчает разрыв межатомных связей в металле, находящемся под растягивающи.ми напряжениями. На основании этой теории объясняется специфи- [c.120]

Высокое поверхностное патя- кение железа и сплавов свидетельствует о весьма прочном меи -частичном взаимодействии. Когезия (т. е. работа, затрачиваемая на разрыв столбика жидкого железа сечением 1 см и равная 2 ст) составляет 3420 эрг см . Кислород, стягивая к себе электроны соседних атомов железа, существенно уменьшает энергию связи их с последующим окружением. Увеличение концентрации кислорода в объеме металла с 0,0042 до 0,076% сопровождается уменьшением поверхностной энергии иримерпо на 30%. Такое интенсивное снижение величины ст обусловлено обогащением поверхностного слоя кислородом. При концентрациях кислорода в объеме металла 0,06 — 0,07/о поверхностный слой близок к насыщению (см. табл. 3 и рис. 4), при котором в нем содержится около 50 ат. % кислорода. [c.102]

Значит поверхностное натяжение определяется пределом величины вап-дер-ваальсового латерального притяжения между молекулами в разуплотненном поверхностном слое, т.е. действием на разрыв этого слоя в продольном направлении. А сила разуплотнения новерхностного слоя — это сила высвобожденной избыточной энергии скачков молекул жидкости, преодолевающей вап-дер-ваальсово притяжение в глубине жидкости и на поверхности. Поверхностное натяжение — это в чистом виде ван-дер-ваальсова сила стягивания молекул в продольном направлении. Свободная поверхностная энергия — это энергия тех скачков молекул, которые преодолевают вап-дер-ваальсову силу притяжения молекул. Это совершенно разные явления, хотя и действующие в пределах поверхностного слоя. [c.628]

Что же такое поверхностное натяжение жидкости Это сила, которая удерживает плепку от разрыва и впускания в эти разрывы новых скачущих с поверхности молекул жидкости. То есть это запор, который держит дверь перед выскакивающими за счет теплового движения молекулами с поверхности плотной глубинной жидкости. Как только этот занор или защелка открывается, так дверь перед молекулами открывается и они взрываются с поверхности жидкости с силой свободной поверхностной энергии. Этот запор открывается, когда вода растекается за счет гравитационной силы и увеличивает свою поверхность. Поэтому гравитационная сила легко способна сломать этот запор и открыть дверь для взрыва молекул. Усилие, необходимое для этого, определяется силой ван-дер-ваальсова притяжения между молекулами поверхностного слоя в латеральном (т.е. тангенциальном) направлении. Как только гравитационные силы превысят предел прочности на разрыв этой пленки, так она разрывается и начнется доращивание новых участков слоя за счет скачков разуплотненного поверхностного слоя. [c.632]

Измерение энергии и силы разрыва межмолекулярных связей лежит в основе многих методов определения поверхностного натяжения тел. К группе методов, предназначенных для определения поверхностного натяжения жидкостей, относится метод взвешпва ния (отрыва) капель, метод отрыва кольца, метод отрыва пластинки Вилыельми. Все они предполагают разрыв жидкости по определенному сечению. При расчете о используется соотношение [c.25]

Рассмотрим количественные характеристики когезионного взаимодействия. При обсуищенни поверхностного натяжения на границе конденсированной фазы с воздухом (паром) отмечалось, что эта величина характеризует межмолекулярное взаимодействие внутри конденсированной фазы, т. е. когезионное взаимодействие, и равна работе образования единицы поверхности. Работа когезни определяется затратой энергии на обратимый разрыв тела по сечению, равному единице площадн. Так как при разрыве образуется поверхность в две ед1шицы площади, то работа когезии составляет [c.64]

Однако на фоне хорошо развитой коагуляционной структуры с большой энергией связи между частицами еще более заметны спады прочности (например, через 1,5 ч в системе СдЗ — палыгорскит — вода (рис. 73, )), наступающие в результате изменения в поверхностных слоях вяжущего, при переходе первичного плотного гидрата С З в менее основный или при превращениях эттрингитово-го обволакивающего покрова на цементных зернах. В такие моменты происходит разрыв старых контактов и возникновение новых, чаще всего по-прежнему за счет вандерваальсовских сил или Н-связей. Постепенно начинается становление более прочной конденсационно-кристаллизационной структуры. Естественно этот период наступает раньше в системах, гидратирующихся при более высоких температурах. И в этом случае проявляются деструкции, вероятно, возникающие из-за отслоения гидратных новообразований, выкристаллизовавшихся на поверхности глинистого минерала и в связи с разложением цепочечной структуры палыгорскита при разрыве 31— —О—31-связей в условиях повышенных температур и усиленного растворения в щелочной среде. [c.147]

Некоторые исследователи предложили другие методы определения сопротивления. Левш и Ерофеева [59] считают рассмотренную методику правильной лишь при свободном всплывании одиночных пузырьков. Для режима стесненного движения пузырьков они предложили уравнение для нахождения ДРд [см. уравнение (УП-34)], причем вносится поправка, учитывающая увеличение АРз при уменьшении поверхностного натяжения а. В струйном режиме АРз заменяется на величину АРг, представляющую собой энергию, затрачиваемую на разрыв газового мешка и пропорциональную а. Величину АР3 определяют по уравнению (УП-34), причем вместо подставляют разность Ло—к о, где Л —высота слоя жидкости, идущей на создание малоподвижной пены. Кроме того, добавляют член соответствующий сопротивлению малоподвижной пены, где — поправочный множитель, учитывающий насыщение жидкости газом. Когда вся жидкость переходит в пену (Л =Ло), сопротивление АР является суммой только величин АР 2 и АР . [c.522]

Обычно непрерывный процесс коксования осуществляют при температурах 520—550°С, более высоких, чем процесс замедленного коксования в необогреваемых камерах, и при пониженном избыточном давлении — 0,7—1,0 кгс/см . При повышении температуры коксования скорость испарения и реакций распада составляющих нефтяных остатков увеличивается быстрее, чем скорость реакций поликонденсации, вследствие различной энергии активации реакций. Разрыв во времени между реакциями распада и конденсации способствует выносу из зоны реакций некоторой доли накапливающихся на поверхностн частиц структурных звеньев распавшихся молекул и снижает в конечном счете выход кокса. При пониженных давлениях в паровой фазе процесс конденсации структурных звеньев мол ет протекать ограниченно. Выход жидких и газообраз- [c.98]