Жидкости свободная энергия

Поверхностное натяжение — это характеристика, которая определяет поведение капли жидкости, оказавшейся на плоской поверхности другой жидкости или твердого тела. Это поведение обычно называют смачиваемостью. Для того чтобы происходило растекание жидкости, свободная энергия должна уменьшаться или оставаться неизменной. [c.80]

Несбалансированные силы, действующие на молекулу в поверхностном слое, создают межфазовое поверхностное натяжение у, зависящее от контактирующей среды. Для равновесной системы твердое тело-жидкость свободная энергия поверхности Сд = у, но после диспергирования ни одна свободная поверхность не является равновесной и статически устойчивой. В приповерхностном слое начинаются процессы перестройки в направлении к равновесному состоянию. Одна из причин появления дефектов - это случай при у. Свежеобразованная поверхность насыщается дефектом и дислокациями. [c.23]

Поскольку поверхность жидкости сокращается самопроизвольно, существует свободная энергия поверхности, которую необходимо затратить при ее расширении. Эта свободная энергия имеет первостепенное значение для решения задач, относящихся к равновесию поверхностей. Для удобства математических расчетов введено искусственное понятие гипотетического поверхностного натяжения, действующего вдоль поверхности и численно равного свободной поверхностной энергии. [c.186]

Таким образом, с точки зрения молекулярной теории положительная свободная поверхностная энергия (т. е. поверхностное натяжение) обусловлена силами притяжения между молекулами, находящимися внутри жидкости и на ее поверхности. Величина поверхностного натяжения определяется межмолеку-лярными силами, геометрией молекул жидкости и числом атомов в них. Кроме того, на нее влияют свободная энергия меж-молекулярных сил, ориентация молекул в поверхностном слое, определяющая направление силовых полей, а при контакте двух жидкостей — еще и присутствие молекул одной жидкости во второй и химическое взаимодействие молекул обеих граничащих жидкостей [211]. [c.186]

Внутри жидкости на молекулу действуют взаимно уравновешивающиеся силы. При движении молекулы в поверхностный слой эти силы становятся несбалансированными. Результирующая сила, направленная внутрь фазы, постепенно преобразуется на поверхности в силу поверхностного натяжения. Таким образом, поверхностное натяжение (или, как его еще называют, поверхностная свободная энергия) представляет собой работу, необходимую для переноса молекулы из объема жидкости на поверхность [206]. [c.188]

Чем меньше поверхность жидкости, тем меньше общая свободная поверхностная энергия. Отсюда следует, что при сжатии жидкости должна возникать разность давления на пленку (Л-Р), компенсирующая это сжатие таким образом, чтобы работа против давления сжатия была равна уменьщению поверхностной свободной энергии, т. е. Р = 2у г (у — поверхностное натяжение, а г — линейная величина, связанная с размером поверхностной пленки). [c.188]

Основываясь на уравнении (4.1), можно оценить влияние кривизны поверхности на молярную свободную энергию вещества. Обычно ее связывают с давлением насыщенных паров жидкости по уравнению Кельвина [c.189]

Поверхность раздела между двумя жидкостями обычно обладает положительной свободной энергией. Межфазное поверхностное натяжение на границе раздела двух жидкостей также положительно. Условием полной смешиваемости жидкостей является выполнение требования, чтобы межфазное натяжение было отрицательным или равным нулю. В таком случае молекулярные силы не будут препятствовать смешению жидкостей, так как каждая из них притягивает молекулы другой с такой же или с большей силой, чем сила, с которой каждая жидкость притягивает свои собственные поверхностные молекулы. В этом случае молекулы свободно перемещаются из одной жидкости в другую. На поверхности раздела жидкость — жидкость молекулы ориентируются таким образом, чтобы энергия их взаимодействия была максимальной [210]. [c.192]

Очевидно, что свободная энергия жидкого бензола и его паров, находящихся в равновесии с жидкостью при Т = 298° К и давлении, равном упругости насыщенного пара, т. е. 94,5 мм, одинаковы [16]. [c.106]

Свободная энергия Р, теплосодержание И и энтропия 5 чистых веществ зависят от количества, давления, физического состояния и температуры вещества. Если определять стандартное состояние твердого вещества или жидкости как состояние реального твердого тела или жидкости при 1 атм, а стандартное состояние газа — как состояние идеального газа при 1 атм, то для одного моля вещества в определенных стандартных условиях эти свойства зависят только от температуры. Термодинамические характеристики при давлениях, отличающихся от атмосферного, можно рассчитать, используя численные значения этих функций для стандартных условий и основные термодинамические закономерности (уравнение состояния, коэффициент сжимаемости вещества и др.). Влияние [c.359]

В расчетах методом суммирования широко используются термодинамические характеристики реакций образования веществ. Свободная энергия образования вещества в стандартных условиях, АРf, представляет собой изменение свободной энергии, происходящее при образовании этого вещества в его обычном состоянии (твердое тело, жидкость или газ) из составляющих элементов, находящихся в стандартном состоянии. За стандартное состояние элемента обычно принимается его наиболее стабильная форма при комнатной температуре. Стандартное состояние углерода — графит, водорода или кислорода — двухатомные газы. Изменение свободной энергии в стандартных условиях можно легко рассчитать, складывая стандартные свободные энергии образования индивидуальных компонентов реакции. Так, например, АР° для сгорания бутадиена (первая реакция в (УП-4) рассчитывается по выражению [c.361]

Уменьшение свободной энергии —AG системы в результате растекания жидкости по поверхности твердого тела определяется соотношением [c.331]

При растворении полимеров в низкомолекулярных жидкостях энтальпия смешения АН в большинстве случаев мала в случае эластомеров она, как правило, положительна. Хорошая растворимость полимеров в большом числе растворителей обусловлена необычайно высокими значениями энтропии смешения. Именно с последним обстоятельством связаны и отклонения свойств растворов полимеров от свойств идеальных растворов. Теория растворов полимеров [2—5] позволила рассчитать энтропию смешения полимера с растворителем исходя из определения числа способов, которыми могут разместиться молекулы растворителя среди связанных в длинные гибкие цепи сегментов макромолекул (конфигурационную энтропию смешения). Несмотря на ряд существенных приближений используемой модели, полученные с ее помощью уравнения свободной энергии смешения и, соответственно, парциальных мольных свободных энергий компонентов системы (химических потенциалов полимера н растворителя) позволили объяснить важнейшие особенности поведения растворов полимеров. [c.33]

Это уравнение связывает капиллярное давление мениска Р/1 с шириной щели Н и толщиной пленок к, зависящей, в свою очередь, от П = Р. Здесь g h,H) и О (Я) — избыточные удельные свободные энергии взаимодействия участков щели, покрытых пленками 1 (рис. 1.7) и заполненных жидкостью 2, соответственно. Для расчетов ё Ь,Н) и С (Я) используются изотермы смачивающих пленок П(/г) и изотермы расклинивающего дав- [c.18]

Известно довольно много бинарных систем, в которых жидкость может самопроизвольно внедряться в твердое тело по сплошным беспористым границам зерен и оставаться там практически неограниченное время. Это явление подробно изучалось на некоторых металлических системах, а также при контакте воды с каменной солью [303, 304], карбонатными и силикатными породами [245]. Условие образования и устойчивости жидких прослоек, разделяющих твердые поверхности, было впервые высказано Фарадеем и затем строго сформулировано Гиббсом [305]. В металловедении оно использовалось, в частности, Смитом [306]. Это условие, термодинамически очевидное, требует уменьшения свободной энергии при замене поверхности контакта твердых тел Т1 и Т2 поверхностью их соприкосновения с жидкостью [c.99]

Из табл. 7.3 видно, что значение параметра порядка 5 в тонких пленках воды мало по сравнению с характерным значением для фазового перехода в объемной фазе анизотропных жидкостей. Поэтому для анализа зависимости (7.19) от толщины прослойки можно воспользоваться при определении плотности свободной энергии приближением Ландау —де Жена [c.129]

В приложении 3 приведены табулированные стандартные свободные энергии образования соединений из элементов в их стандартных состояниях. Стандартные состояния для газа, чистой жидкости или чистого кристалла определяются таким же образом, как и в случае энтальпий для газа - парциальное давление 1 атм, а для чистой жидкости или чистого кристалла-обычно 298 К. Стандартным состоянием растворенного вещества в растворе считается концентрация 1 моль на литр раствора, т. е. 1 М раствор. Стандартным состоянием компонента раствора при табулировании энтальпий считается не 1 М раствор, а настолько разбавленный раствор, что добавление к нему дополнительного количества растворителя не приводит к новым тепловым эффектам. Однако поскольку энтальпия не слишком сильно зависит от концентрации (в отличие от свободной энергии, в чем мы убедимся в разд. 16-6), можно приближенно считать, что табулированные значения энтальпий относятся к 1 М раствору. [c.72]

До сих пор мы говорили только о стандартных концентрациях, понимая под ними для газов парциальное давление в 1 атм, для конденсированных фаз-чистые жидкости и чистые кристаллы, а для растворов-1 М концентрацию. Рассмотрим теперь, как изменяется свободная энергия при изменениях концентрации. [c.75]

В отличие от АЯ п и AS . , которые мало зависят от температуры, AG° очень сильно зависит от температуры, Т, которая явно входит в соотношение (18-1). Если ради простоты предположить, что изменения энтальпии и энтропии постоянны, то можно графически представить зависимость AG от ДЯ и AS, как это сделано на рис. 18-3 на примере Н2О. При высоких температурах произведение 7AS° больше, чем АЯ°, свободная энергия испарения отрицательна и испарение воды при парциальном давлении водяных паров 1 атм должно происходить самопроизвольно. При низких температурах АЯ° больше, чем TAS°, так что AG° положительно, и самопроизвольно осуществляется конденсация водяных паров. При некоторой промежуточной температуре энтальпийный и энтропийный эффекты в точности компенсируют друг друга, AG° становится равным нулю и жидкая вода находится в равновесии с парами воды при парциальном давлении 1 атм. Такое состояние отвечает нормальной температуре кипения жидкости, (температура кипения на уровне моря). Для воды эта температура равна 100°С, или 373,15 К. При более низком атмосферном давлении (на большой высоте над поверхностью моря) вода кипит при температуре ниже 100°С. [c.124]

Температура кипения жидкости представляет собой такую температуру, при которой жидкая фаза вещества находится в равновесии с его паровой фазой при давлении, равном давлению окружающей атмосферы. Нормальная, или стандартная, температура кипения соответствует давлению в 1 атм. При более низких температурах равновесное давление пара меньше 1 атм и связано со стандартной свободной энергией испарения при этой температуре соотношением [c.148]

Приведенная здесь таблица содержит данные о стандартных энтальпиях (АЯ") и свободных энергиях (AG°) образования соединений из элементов в их стандартных состояниях, выраженные в килоджоулях на моль, а также термодинамические (вычисленные из третьего закона), или абсолютные, энтропии (S") соединений в джоулях на кельвин на моль все эти данные относятся к температуре 298 К. Фазовое состояние соединения указывается следующим образом (г.)-газ, (ж.)-жидкость, (тв.)-твердое вещество, (водн.) - водный раствор в некоторых случаях указывается также кристаллическая форма твердого вещества. Соединения расположены в таблице по номерам групп главного элемента, при установлении которого металлам отдается предпочтение перед неметаллами, а О и Н рассматриваются как наименее важные элементы. [c.448]

Пористые мембраны представляют гетерогенные системы с весьма развитой поверхностью раздела твердое тело (матрица)— газ. Известно, что состояние газа или жидкости вблизи поверхности раздела фаз отличается от свойств той же среды в большом объеме. Особенности поведения веществ в этой области принято называть поверхностными явлениями. Термодинамически поверхностные явления трактуются как проявление особого вида взаимодействия системы, которое характеризуется уменьшением свободной энергии Гиббса при переходе вещества из объемной в поверхностную фазу. Убыль свободной энергии Гиббса пропорциональна площади поверхности и количественно определяется работой, которую необходимо затратить на образование поверхности или перемещения массы из объема в поверхностный слой в изотермическом процессе. Следовательно, речь идет о существовании потенциала поверхностных сил. [c.42]

Дадим определение расклинивающего давления через производную свободной энергии системы по толщине слоя жидкости [74], т. е. [c.83]

Изложенная схема расчета интеграла состояний системы не содержит ограничений на природу и величину потенциальной энергии межчастичного взаимодействия. Это позволяет определить аксиоматику построения математической модели состояния равновесной системы. Равновесный состав должен удовлетворять 1) уравнениям ЗДМ, описывающим образование молекулярных форм, приводящих к эффективному уменьшению экстремума свободной энергии Гиббса [5] 2) максимальному числу линейно-независимых стехиометрических уравнений закона сохранения вещества и заряда 3) уравнению связи измеряемого свойства системы с равновесными и исходными концентрациями составляющих частиц. Термодинамика не дает априорных оценок предельных концентраций компонентов системы, допускающих указанные приближения структуры жидкости. Состоятельным критерием возможности применения модели идеального раствора для комплексов, по-видимому, может служить постоянство констант химических равновесий при изменении концентраций компонентов системы, если число констант, необходимых для адекватного описания эксперимента, не превышает разумные пределы. [c.18]

Френкель [37] и Эйринг [51] установили температурную зависимость вязкости жидкостей со свободной энергией (ЛО),теплотой (ДН) и энтропией (А8) активации вязкого течения [37] [c.36]

Свободная энергия капель дисперсной фазы способствует их слиянию (коалесценции), но помехой этому в устойчивых эмульсиях являются стабилизаторы эмульсии. В эмульсиях чистых, несмешивающихся жидкостей, не содержащих эмульгаторов, капли быстро сливаются и эмульсия разрушается. [c.14]

Рассмотрим причины, которые вызывают изменение проницаемости породы при фильтрации в ней жидкости. Известно, что если растворенное в жидкости вещество понижает свободную энергию поверхности, то процесс адсорбции будет идти самопроизвольно. Исследования Лангмюра и Гаркинса показали, что в поверхностном слое молекулы ориентированы определенным образом относительно поверхности раздела. А. Н. Фрумкин, П. А. Ребиндер, [c.127]

На основе изучения скорости структурообразования, типа возникающих контактов и их прочности Ф.-х. м, разрабатывает способы эффективного управления структурно-мех. св-вами материалов при оптим. сочетании состава среды и мех. воздействий. Установлено, чтЬ малые добавки ПАВ позволяют при правильном их выборе радикально изменять св-ва данной границы раздела фаз в нужном направлении, обеспечивая хорошее сцепление частиц либо, наоборот, ослабляя и преодолевая силы сцепления. Так, в лиофобных системах (стеклянные частицы в углеводородных средах, гидрофобизованные пов-сти в полярных жидкостях) свободная энергия в коагуляционных контактах достигает величин порядка 10" Дж/см , а в лиофильных системах (напр., гвдро-фобизованные слоями ПАВ полярные частицы в углеводородной среде) - порядка 10 Дж/см", [c.90]

При выводе источника энтропии мы будем достаточно близко следовать подходу де Гроота и Мазура [10] для изотропной жидкости. Свободная энергия, запасенная нематиком, имеет вид [c.186]

Классифицирование поверхностей раздела на наружные поверхности и внутренние в какой-то мере всегда условно. Даже в случае поверхностей раздела между кристаллами одной и той же фазы в поликристаллическом образце некоторые внутренние поверхности настолько разупорядочены, что в ряде отношений подобны переохлажденным жидкостям. Свободная энергия внутренней поверхности может быть в подобном случае весьма близка к аналогичной величине для внешней поверхности кристалла, в то время как в елучае не столь силь- [c.96]

Для пересышенного раствора и переохлажденной жидкости свободная энергия Гиббса имеет выражение [c.171]

При растворении в воде соединений типа КХ (К - аполярная группа состава СНз(СН2) , а X — терминальная) обр 1зуются неидеальные растворы [2]. Их растворимость определяется разностью энергий, затрачиваемых на отрыв молекул растворяемой органической жидкости (свободная энергия испарения +1/ ,), на раздвигание молекул растворителя,воды (+ 22) и вьщеляющейся при взаимодействии молекул органической жидкости с водой (— /12) + /22— /12- Суммарная убьшь [c.102]

Создание зародыша радиуса г связано с затратой энергии АО,., которую можно оцепить на основе следующих соображений. Как видно из (16.2), образование капли радиуса г требует компенсации свободной энергии (ДОО, затрачиваемой па создание поверхности раздела 5 = 4лг2 между паром и жидкостью [c.330]

Рассмотрим в качестве примера случай насыщенного пара, который был быстро и адиабатически сжат до давления Р. Это давление является избыточным в срависнпи с равновесным давлением пара Ро при данной темиературе Т. Для образования жидкости должен начаться рост маленьких капелек. Если, однако, мы будем считать, что в парах присутствуют только чрезвычайно маленькие капельки жидкой фазы, то они будут иметь некоторый избыток свободной энергии в сравнении с жидкостью в объеме. Эта избыточная энергия возникает за счет увеличения поверхности. Величина избыточной поверхностной энергии равна 4л/-2ст, где ст — поверхностное натяжение, а г — радиус каили. Для того чтобы капля и пар находились в равновесии, давление пара Р должно превышать давление насыщенного пара Ро на величину, которая может быть вычислена но уравненик Гиббса — Кельвина [c.558]

Под термином поверхность обычно подразумевают поверхность раздела фаз — твердых, жидких и газообразных в различных сочетаниях. На свойства поверхности влияют изменения, наблюдаемые в любой из соприкасающихся фаз. Из всех типов раздела фаз химмотологию интересуют главным образом следующие фазы твердое тело —газ, твердое тело — жидкость, жидкость — газ, жидкость — жидкость. Относительно меньщее значение имеет сочетание двух твердых тел, поскольку при их контакте во всех случаях (за исключением вакуума) поверхности имеют определенные слои адсорбированных веществ и соприкасаются друг с другом через них. Необходимым условием стабильного существования поверхности раздела фаз является положительное значение свободной энергии ее образования. [c.179]

В случае смешения двух и более жидкостей молекулы с большими силами притяжения стремятся уйти внутрь жидкости, а молекулы с более слабыми полями остаются на поверхности. Таким образом, поверхностный слой обогащается молекулами с меньшей свободной энергией. Установлено, что если поверхностное натяжение раствора меньше поверхностного натяжения растворителя, то концентрация растворенного вещества у поверхности выше, чем в объеме. Возможен случай, когда поверхностный слой будет целиком состоять из молекул того компонента, чьи силовые поля наиболее слабы. Подобное явление набл1рдается на практике, когда противопенная присадка на основе полиснлоксанов практически полностью переходит в поверхностный слой, а масло в объеме приобретает повышенную склонность к вспениванию. В связи с этим подобные присадки рекомендуется вводить в масло незадолго до их применения. [c.187]

Термодинамические условия проявления эффекта Ребиндера, по-видимому, выполняются для большинства пар твердое тело — жидкость, контактирующих в природной обстановке. При всем разнообразии этих систем они всегда образованы полярными веществами, часто близки по составу и, кроме того, их поликомпонентность должна давать возможность выбора оптимально взаимодействующих компонентов, обеспечивающих максимальное понижение свободной энергии границ раздела фаз [266]. Количественные оценки оказываются часто затруднительными, так как точные значения свободной поверхностной энергии о известны лишь для отдельных минералов (каменная соль, кальцит). Для кварца и силикатов обычные методы определения о дают завышенные значения [267]. Еще меньше [c.92]

Когда чистая жидкость В находится в равновесии со своим паром, свободная энергия жидкого и парообразного вещества В должна быть одинаковой. Испарение и конденсация происходят с одинаковой скоростью. Если к жидкости добавляется небольшое количество нелет чего растворенного вещества А, свободная энергия или способность к испарению вещества В в растворе понижается, поскольку некоторая часть молекул раствора, достигающая поверхности раздела жидкости и газа, относится к веществу А, а не к В. Однако обратная тенденция, конденсация пара в жидкость, остается неизменной, потому что в паровой фазе отсутствуют молекулы типа А, которые могли бы помещать молекулам типа В конденсироваться. При постоянной температуре частота, с которой молекула жидкости достигает поверхности с достаточной кинетической энергией, чтобы перейти в паровую фазу, одинакова в чистом веществе Вив растворе, если считать, что раствор обладает идеальными свойствами (рис. 18-11). Однако предполагается, что растворенное вещество А является нелетучим. Поэтому не все молекулы, достигающие поверхности с указанной энергией, могут на самом деле покинуть жидкость. Если 1% молекул в растворе принадлежит к типу А, то давление пара В составит лишь 99% давления пара чистого вещества В. Это утверждение основано на законе Рауля [c.139]

Концепция локального состава используется также при выводе другого уравнения для описания фазового равновесия частично смешивающихся систем - уравнения NRTL. Предполагается, что раствор состоит из ячеек двух сортов с молекулами первого и второго типов в центре. Избыточная свободная энергия такого двухжидкостного раствора выражается через мольно-взвешенную энергию гипотетических жидкостей, включающих ячейки первого и второго типа. Используя двухжидкостную модель раствора и вводя концепцию локальных составов с модификацией исходного соотношения, применяя дополнительный параметр а , характеризующий неоднородность смешения, Праузниц и Ренон предложили для расчета коэффициентов активности следующее выражение [c.46]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология