Поверхностное натяжение твердых тел

Поверхностная энергия Гиббса и поверхностное натяжение твердых тел. Поверхность твердого тела и поверхность раздела между твердым телом и другой фазой характеризуются поверхностной энергией. Гиббса и поверхностным натяжением. [c.262]

Определение удельной поверхностной энергии Гиббса и поверхностного натяжения твердых тел представляет значительно более трудную задачу, и методы, как правило, менее точны, чем для жидкостей. Прямые методы (расщепление) дают очень приближенные значения определяемых параметров. Возможен расчет на основе теории элементарной решетки, но он тоже не является точным. [c.25]

Говоря о поверхностном натяжении твердых тел, следует прежде всего отметить, что для его определения существуют лишь косвенные методы. В табл. V, 3 [c.116]

Поверхностное натяжение твердых тел влияет на многие их свойства. [c.358]

Методы определения поверхностного натяжения (метод капиллярного поднятия, отрыва кольца, максимального давления в пузырьке, неподвижной капли) рассматривает молекулярная физика. Надежных методов определения поверхностного натяжения твердых поверхностей пока не существует, но оценочные значения говорят о том, что поверхностное натяжение твердого тела близко по величине к поверхностному натяжению жидкостей, особенно вблизи температуры плавления. [c.209]

Рассмотрим каплю жидкости на поверхности твердого тела в условиях равновесия (рис. Рис. 8.5. Капля жид-8.5). Поверхностная энергия твердого тела, ости иа поверхности стремясь к уменьшению, растягивает каплю твердого тела по поверхности. Эта энергия выражается поверхностным натяжением твердого тела на границе с газом оз.ь Межфазная энергия оа.з стремится, наоборот, сжать каплю — уменьшить свою поверхностную энергию за счет уменьшения площади поверхности. Против растекания действуют когезионные силы внутри капли. Эта составляющая направлена от границы между твердой, жидкой и газообразной фазами по касательной к сферической поверхности капли и равна 02,1. Угол 0, внутри которого расположена жидкая фаза, называют краевым углом смачивания. Все составляющие можно выразить с помощью векторов сил. Равновесие описывается соотношением [c.289]

Адсорбция газов и паров на поверхности твердых тел также происходит в результате уменьшения свободной поверхностной энергии. Ввиду трудности измерения поверхностного натяжения твердых тел, об адсорбции на них судят, непосредственно определяя количество адсорбированного вещества. [c.301]

Поскольку достаточно точных методов измерения и оценки величин поверхностного натяжения на границе с твердым телом нет, то для определения работы адгезии на границе твердое тело — жидкость пользуются следующим уравнением Юнга, в котором поверхностное натяжение твердого тела исключено с помощью уравнения Дюпре (1) и Лапласа (2) [c.136]

С точки зрения теории адгезии и смачивания большое значение имела бы разработка методов определения поверхностной энергии твердых полимеров (их поверхностного натяжения). Такие данные были бы весьма полезными при подборе клеев для склеивания полимеров, связующих для стеклопластиков и др. Однако до последнего времени отсутствуют надежные методы определения поверхностного натяжения твердых тел [2]. [c.312]

Уравнение Дюире (II. П7) самостоятельно почти не используется для расчета работы адгезии из-за трудности определения поверхностного натяжения твердых тел на границе с газом (воздухом) и жидкостью. Удобную для расчета этой величины форму имеет соотношение, получаемое в результате сочетания уравнения Дюпре с законом Юнга (II. 121). Если разность аз,1 — аг.з в уравнении Дюире заменить ее выражением из закона Юнга [c.71]

Основной особенностью адсорбции на поверхностях раздела жидких фаз является возможность измерения поверхностного натяжения. Надежных методов измерения поверхностного натяжения твердых тел нет, так как обратимое изменение их поверхности встречает ряд трудностей. [c.311]

Жидкость легче смачивает электрод в том случае, когда поверхностное натяжение на границе жидкости с твердым телом меньше поверхностного натяжения твердого тела на границе с собственным насыщенным паром. Однако общее условие смачивания электрода жидкостью зависит и от поверхностного натяжения самой жидкости. [c.216]

Академик П. А. Ребиндер указал Разрушение твердого тела всегда состоит в постепенном развитии новых поверхностей раздела с окружающей средой . П. А. Ребиндером развиты основы одного из новых научных направлений— физико-химической механики, в котором выводятся зависимости прочности твердых тел от протекающих в них поверхностных явлений. В частности, им открыто явление адсорбционного понижения прочности твердых тел, которое получило название эффекта Ребиндера. Оно заключается в том, что при адсорбции поверхностно-активных веществ на твердом теле уменьшается его сопротивление деформации и разрушению. Адсорбция, так же как и в случае жидкостей, понижает поверхностное натяжение твердых тел и поэтому уменьшает энергетические затраты, необходимые для разрушения. [c.206]

Мы видим, таким образом, что понижают поверхностное натяжение твердых тел и смачивают их поверхности только, жидкости, родственные им по своей природе — по химическому строению и полярности. [c.63]

Это вполне понятно. Если растворитель хорошо смачивает данную твердую поверхность, то он достаточно сильно понижает поверхностное натяжение твердого тела. Значит, поверхность уже покрыта адсорбционным, слоем молекул растворителя, которых в растворе значительно больше, чем молекул растворенного вещества для молекул растворенного вещества не остается места. Если же растворитель плохо смачивает взятую твердую поверхность, то для адсорбции молекул растворенного вещества на поверхности остается достаточно места, так как молекулы растворителя почти не адсорбируются на ней. [c.67]

Применительно к металлургическим системам практический интерес представляет анализ случая, в котором поверхностное натяжение расплава (о ) больше поверхностного натяжения твердого тела (а ). Этот случай реализуется при контакте жидкого металла с тугоплавкими, термодинамически устойчивыми химическими соединениями типа окислов, нитридов и карбидов. В этом случае поверхностное натяжение объемной фазы или натяжение толстой, пленки (ст ), которое определяется по уравнению о = сТж + [c.134]

Наиболее удобным способом определения поверхностного натяжения твердых тел является измерение контактного угла (9) гомологического ряда жидкостей с известным поверхностным натяжением (7i) на плоских поверхностях твердых тел. В зависимости рт величины контактного угла (рис, 36.1) различают следующие случаи [c.225]

Из зависимости os 0 от y/. получают значение критического поверхностного натяжения твердого тела (v ). Определить его однозначно нельзя, так как оно меняется при переходе от одного гомологического ряда жидкостей к другому. [c.225]

Таким образом, смачивание является термодинамической функцией равновесия сил сцепления капли в системе жидкость — твердое тело — газ, характеризующихся поверхностным натяжением капли и твердого вещества. Обычно поверхностное натяжение твердого тела больше, чем поверхностное натяжение жидкости, так что растекание капли по поверхности твердого тела уменьшает энергию системы. Молекулы или атомы поверхностных слоев твердого вещества и растекающейся жидкости взаимно притягиваются (в результате действия дисперсионных сил, взаимодействия постоянных или индуцированных диполей, образования водородной свя- зи и т. д. — в зависимости от природы твердого вещества и жидкости). Поэтому важную роль при смачивании играет состав обоих поверхностных слоев. Даже следы загрязнений в неподвижной жидкой фазе, повышенная активность поверхности капилляра или ее загрязненность могут изменить свойства поверхности и существенно повлиять на процесс образования пленки неподвижной фазы. Молекулы или атомы, удаленные от поверхности более чем на несколько десятков нанометров, уже не влияют на смачивание. [c.52]

Важно ио-мнить, что не существует принципиального различия между адсорбированными пленками, сформированными либо нанесением монослоев нерастворимых веществ, либо путем адсорбции из газовой или жидкой фазы. Различие, которое действительно существует, заключается только в методике получения экспериментальных данных. Если исследуются гиббсовские монослои, имеют дело с довольно растворимыми веществами и провести прямые измерения Г не так уже легко. Поэтому измеряют изменение поверхностного натяжения и с помощью уравнения Гиббса находят Г. В нанесенных монослоях растворимость материала обычно так низка, что его концентрацию в растворе трудно измерить, но зато здесь можно непосредственно определить величину Г как количество вещества, нанесенного на единицу поверхности. Поверхностное натяжение также можно измерить прямым методом. Если рассматривается адсорбция, Г находят по уменьшению концентрации (или давления) адсорбата и, следовательно, в этом случае известны как Г, так и концентрация или (если изучается адсорбция газов) давление. Однако поверхностное натяжение твердого тела обычно измерить невозможно. Таким образом, в адсорбционных исследованиях обычно из трех величин у, Г и С или Р удается измерить только две. [c.80]

Поверхностное натяжение твердого тела не обязательно равно поверхностному напряжению этим твердое тело отличается от жидкости. Как подчеркивает Гиббс [25], поверхностное натяжение равно работе, расходуемой на образование единицы площади поверхности (и, другими словами, его можно назвать свободной поверхностной энергией, см. разд. 1-1 и П-2), тогда как поверхностное напряжение включает работу растяжения поверхности. Мысленно процесс образования свежей поверхности одноатомного вещества можно разделить на две стадии. На первой стадии твердое тело или жидкость делятся на части с образованием новой поверхности при этом атомы на поверхности фиксируются в тех же положениях, которые они занимали, находясь в объемной фазе. На второй стадии атомы в поверхностном слое перегруппировываются и перемещаются в конечные равновесные положения. В жидкости обе стадии протекают одновременно, тогда как в твердых телах вторая стадия может идти очень медленно вследствие неподвижности атомов поверхностного слоя. Таким образом, поверхностный слой твердого тела можно растянуть или сжать, просто увеличивая или уменьшая расстояние между атомами, не изменяя их числа. [c.203]

Стремление поверхности уменьшить свою энергию обусловливает и стремление к снижению поверхностного натяжения. Твердые тела, как правило, уменьшают свою поверхностную энергию за счет этой составляющей благодаря адсорбции других веществ. К этому способны и жидкости, на поверхности которых благодаря стремлению уменьшить поверхностную энергию происходит, кроме того, определенное ориентирование молекул. Это особенно характерно для веществ, имеющих несимметричные молекулы. На.ходясь на поверхности, они ориентируются таким образом, чтобы в сторону, например, газовой фазы, была обращена та часть молекулы, которая обеспечивает меньшее поверхностное натяжение. [c.31]

Здесь а оа—свободная поверхностная энергия твердого тела в отсутствие поверхностно-активной среды, а Т(да д /дТ)—представляет собой небольшую поправку. Поэтому можно считать, что апов. 01г,ов., причем практически совпадает с поверхностным натяжением твердого тела. [c.46]

Важно отметить, что при выводе закона Юнга предполагается взаимное равновесие между всеми фазами. Отсюда следует, что в результате устаЕювления равновесия между парами жидкости и поверхностью твердого тела на последней образуется адсорбцион" ная пленка, снижающая поверхностное натяжение твердого тела-Учет такого изменения поверхностного натяжения с большей строгостью позволяет использовать уравнение Юнга. [c.70]

Серьезный недостаток уравнения (77) — оно не учитывает твердую псверхнссть. Это уравнение предполагает как само ooofr разумеющееся, что разделение происходит по пленке жидкости и что твердая псверхность покрыта неподвижным слоем жидкости. Исходя из этих соображений, Гаркинс (621 указывал, что при приближении жидкости к твердой поверхности последняя ее адсорбирует. Если этот адсорбционной слой испытывает давление л,, он снижает поверхностное натяжение твердого тела с до — п . Это состояние может соответствовать представленному на рис, 1.4, если мы твердую поверхность заменим на ту же поверх юсть с адсорбционным слоем. Таким образом, поверхностное натяжение твердого тела, выражае.чое уравнением (73), принимает вид [c.61]

Поверхностное натяжение жидкостей может быть измерено довольно точно различными мегодамп. Экспериментальные методы оп[)сдслег1ия поверхностного натяжения твердых тел не разработа-1[ы п это затрудняет количественные расчеты при анализе дисперсных систем типа суспензий. Для общей ориентации приведем данные о ноие )хиостиой энергии (мДж/м ) некоторых минералов, встречающихся в промывочных жидкостях гипс — 39, кальцит — 78, полевой шпат — 358, кварц — 780. [c.38]

Как видно из уравнения 2.17, произведение а г - соз0, часто называемое энергией смачивания или адгезионным напряжением /56/, равно разности поверхностного натяжения твердого тела в газовой и жидкой средах. [c.95]

Для аналитической практики в первую очередь интересны процессы, происходящие на границе раздела фаз твердое вещество — жидкость и твердое вещество — газ, так как в анализе преимущественно рассматриваются равновесия между газообразным, жидким или растворенным веществом — адсорбатом и твердым адсорбентом. Так как определение поверхностного натяжения твердого тела является трудной задачей, то длif описания этих равновесий нельзя использовать уравнение (7.1.10) однако они удовлетворительно выражаются рядом эмпирических уравнений. [c.330]

Растекание — результат взаимодействия полярных молекул жидкости (например, воды) с родственными по химическому строению молекулами другой жидкости. Это явление сопровождается понижением поверхностного натяжения твердого тела, уменьшением энергии Гиббса на поверхности раздела фаз. Растекание наблюдается при контакте двух нерастворимых друг в друге жидкостей, например какого-либо масла (м) и воды (в), имеющих относительно меньшее и большее поверхностные натяжения, обозначаемые соответственно Ом и ств. Кроме того, поверхностное натяжение на границе вода — масло обозначают сгвм. Если рассмотреть систему, состоящую из воды с нанесенной на нее каплей масла и воздуха при постоянных давлении и температуре, то в соответствии с вышеизложенными материалами по термодинамике (см. гл. П) изменение энергии Гиббса системы будет равно сумме произведений соответствующего поверхностного натяжения на изменение площади контакта между фазами. При увеличении поверхности раздела вода — масло на столько же увеличится граница раздела масло воздух. [c.175]

Поверхностное натя>1 енио мо кно измерять непосредственно только в условиях обратимого измонепия поверхности разде.та фаз, т. е. при достаточной подвижности этой поверхности, например на границах жидкость — пар или /кидкость — жидкость при но слишком высокой вязкости жидкостей. Поверхностное натяжение твердых тел определяется с больши.ми трудностями и, как правило, косвенными методами. [c.66]

Рарее уже сказано, что поверхностное натяжение твердого т ела нельзя непосредственно измерить, так как для твердых тел невозможен обратимый процесс образования новой поверхности. Все процессы образования новой поверхности в твердых телах необратимы (нельзя раздробить твердое тело и затем вновь получить исходный монолит). П юму поверхностное натяжение твердых тел определяют косвен1 ШШ—зкстгеримёТГ ГальнЫМи мс1ид<гаи (Ш вычисляют теоретически на основании современной электростатической теории кристаллической решетки, развитой Борном и Френкелем. [c.62]

Наряду с усовершенствованием конструкции диспергирующих аппаратов [2] важнейшим путем достижения высокой дисперсности в процессах тонкого измельчения служит использование физико-химических — адсорбционных воздействий, применение малых добавок поверхностноактивных 1веи 1еств. Образуемые ими адсорбционные слои всегда вызывают снижение поверхностного натяжения твердых тел. Поверхностноактивные до бавки при диспергировании играют двоякую роль. С одной стороны, они могут образовать стабилизующие поверхностные слои, препятствующие сближению и агрегированию — коагуляции образовавшихся коллоидных частиц. С другой стороны, присутствие поверхностно-активных веществ значительно облегчает сам процесс разрушения частиц в результате адсорбционного понижения прочности. Снижая свободную поверхностную энергию, адсорбционные слои уменьшают работу образования новой поверхности твердого тела и, распространяясь внутрь трещин, облегчают их развитие под действием внешних сил [3]. [c.7]

Цисман [20] предложил в качестве характеристики поверхностной энергии полимеров использовать значения так называемого критического поверхностного натяжения. Эта величина определяется путем экстраполяции зависимости косинуса краевого угла смачивания поверхности os 6 жидкостями с различным поверхностным натяжением (а) от а к значению os 0 = 1. Ряд авторов отождествляет эту величину с собственно поверхностным натяжением твердого тела [23, 24]. Эти представления исходят из уравнений Юнга [c.312]

Электрокапиллярные кривые для твердых металлов измеряют, контролируя изменение краевого угла на трехфазной границе газ — раствор — металл в зависимости от потенциала [37, 38]. Однако интерпретация полученных результатов очень осложняется необходимостью учета влияния поверхностного натяжения твердого тела (см. разд. УП-5). [c.182]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология