Кривизна границы раздела

Поверхностные явления. Сюда включено, во-первых, описание молекулярных взаимодействий и поверхностных явлений на границах раздела фаз в однокомпонентных системах, в том числе основы термодинамического подхода и учет влияния кривизны поверхности. Во-вторых, сюда входит подробное изложение учения об адсорбции, с особым вниманием к легкоподвижным границам раздела раствор—воздух, и о свойствах поверхностно-активных веществ и образуемых ими адсорбционных слоев. Далее излагаются особенности поверхностных явлений на границах между конденсированными фазами, включая смачивание, избирательное смачивание и управление ими с помощью адсорбции ПАВ. [c.12]

Характерные особенности многофазной фильтрации связаны также с влиянием поверхностного натяжения на границе раздела фаз. Граница двух соседних фаз в пористой среде разбивается на множество искривленных участков, радиус кривизны которых сопоставим с размером пор. Как отмечалось в гл. 1, на межфазной границе возникает капиллярный скачок давления р , определяемый по формуле Лапласа, [c.254]

Рис. 3. Зависимости кривизны границы раздела от объема пузыря для центра парообразовании

Существенное влияние на скорость образования зародышей новой фазы оказывают твердые включения благодаря наличию самой их поверхности (пристеночный эффект), неоднородности (шероховатости) поверхности, сложности формы и широкому спектру размеров и радиусов кривизны границ раздела раствора с включениями. [c.186]

Другая особенность, которую необходимо учитывать в теории поверхностных явлений на искривленной границе раздела, заключается в том, что поверхностное натяжение является функцией радиуса кривизны поверхности. Зависимость а=/(г) связана с действием капиллярного давления, так как первопричиной возникновения сил поверхностного натяжения являются межмолекулярные силы, действующие на молекулы поверхностного слоя перпендикулярно поверхности. Влияние кривизны поверхности на поверхностное натяжение следует учитывать в тех случаях, когда радиус кривизны соизмерим с толщиной поверхностного слоя. [c.16]

Явления, возникающие на границах раздела фаз, оказывают значительное влияние на поведение вещества. Избыточная энергия, связанная с наличием границ раздела, проявляется в действии сил поверхностного натяжения, которые заставляют контактирующие фазы изменять площади общих границ раздела. Стремление этой избыточной энергии к экстремуму южет привести к перераспределению компонентов вещества вблизи границы - адсорбции. Кривизна границ раздела определяет условие механического равновесия, оказывающее в свою очередь влияние на химические потенциалы компонентов системы, миграцию фаниц, фазовые переходы и др. [c.62]

Какое из этих свойств будет наблюдаться, зависит от кривизны границы раздела и от соответствующих скоростей звука С и С2. [c.69]

Основное уравнение, описывающее изменение локальной кривизны границы раздела включение — матрица со временем, можно записать в в форме [c.112]

Паровая н жидкая фазы могут существовать в неустойчивых равновесных состояниях вдоль линий, таких как ВС или РЕ. В этих состояниях давления в жидкости и паре вблизи границы раздела не равны равновесным. Если граница раздела вогнутая с центром кривизны в паровой фазе, то давление пара pg будет больше давления жидкости Рг на величину, определяемую соотношением [c.364]

Капиллярное давление на границах раздела между водой и нефтью связано с кривизной поверхности и характеристиками жидкостей формулой Лапласа [c.149]

Процесс спекания можно определить как самопроизвольный процесс ликвидации дефектов и заполнения пор, протекающий в порошках и пористых телах. Главная движущая сила этого процесса — избыточная поверхностная энергия. Спекание начинается при небольших температурах со стадии протекания химических реакций на поверхностях и границах раздела твердофазных реакций. У металлических порошков обычно происходит восстановление оксидных пленок, что обеспечивает непосредственный контакт между частицами металла. С повышением температуры увеличивается давление паров вещества, которые конденсируются в соответствии с уравнением Кельвина в зонах контактов частиц, где имеется отрицательная кривизна поверхности. Скорость переноса вещества в этом случае определяется различными видами диффузии, характерными для пористых тел. [c.390]

На рис. 3 показан профиль такой капли. На границе раздела двух жидкостей (или жидкости и газа) А и В лежит капля С, прогибающая своим весом эту поверхность под углом 7 к горизонтали. Натяжение на границе АВ обозначено ст,,, на границе ВС—ст и на границе АС — о , i и — углы, образованные верхней и нижней поверхностями капли (с радиусами кривизны Ri и R ) с горизонтальной плоскостью, в которой лежит периметр смачивания с радиусом г. [c.253]

Как видно из рис. 5, отличие искривленной границы раздела от плоской состоит в том, что составляющая сил поверхностного натяжения на направление нормали к поверхности в первом случае не равна нулю, а во втором Оп=0. Поэтому давление в фазах а и р, разделенных искривленной границей, будет отличаться на величину давления, создаваемого Оп. Это давление (р), называемое капиллярным давлением, для поверхности с главными радиусами кривизны Г] и Гг определяется по формуле Лапласа [c.15]

Вторая особенность искривленной границы раздела заключается в том, что для нее поверхностное натяжение является функцией радиуса кривизны. Если радиус кривизны поверхности значительно больше толщины поверхностного слоя, то влияние кривизны на а несущественно. [c.17]

В узких капиллярах вследствие лиофильного или лиофобного взаимодействия жидкости со стенками капилляра поверхность жидкости, искривляясь, принимает форму вогнутого или выпуклого мениска. При этом появляется дополнительная, направленная в глубь одной из фаз, составляющая сил пограничного натяжения, действующих по касательной к межфазной границе. Таким образом, возникновение мениска приводит к появлению на границе раздела дополнительного капиллярного давления Ар, величина которого связана со средней кривизной поверхности и а уравнением Лапласа (1806) [c.153]

До сих пор мы рассматривали поверхностные явления в системах, в которых сосуществующие фазы разделены плоской или практически плоской (с большим радиусом кривизны) межфазной границей. Искривление поверхности раздела фаз вносит существенные изменения в термодинамические свойства системы и обусловливает ряд важных эффектов, относящихся к числу капиллярных явлений. Для высокодисперсных систем характерна большая кривизна поверхностей раздела фаз, поэтому необходимо учитывать ее влияние при рассмотрении термодинамических свойств таких систем. [c.30]

Характерной особенностью молекулярного давления является зависимость его величины от кривизны поверхности раздела. Нормальное давление на границе раздела жидкости, имеющей вогнутую форму, меньще, а на границе раздела, имеющей выпуклую форму, больше, чем на горизонтальной поверхности раздела. Эта разность нормальных давлений заставляет жидкость, образующую вогнутый мениск, подниматься, а жидкость, образующую выпуклый мениск, опускаться в тонком капилляре, опущенном в широкий сосуд, наполненный данной жидкостью. Указанную разность давлений называют капиллярным давлением. Для условий полного смачивания или полного несмачивания жидкостью поверхности капилляра оно может быть рассчитано по известному уравнению Лапласа [c.187]

Заменяя в уравнении Лапласа главные радиусы кривизны этими выражениями и учитывая зависимость капиллярного давления от вертикальной координаты г, получают дифференциальную форму уравнения Лапласа. Интегрирование такого дифференциального уравнения (чаще всего численное) дает строгое математическое описание поверхности равновесной большой капли или пузырька, а также капиллярного мениска в поле силы тяжести. Определение равновесной формы поверхности лежит в основе ряда методов измерения поверхностного натяжения легкоподвижных границ раздела фаз жидкость — газ и жидкость—лсидкость (см. 4). [c.32]

Or И (Тжг рассматриваться как реальные силы, действующие на периметр смачивания. Более строго эта количественная связь между равновесной величиной краевого угла и значениями удельных свобод-ных поверхностных энергий границ раздела фаз может быть получена при рассмотрении зависимости свободной энергии системы от формы капли постоянного объема. В условиях невесомости капля жидкости объемом V на плоской поверхности твердого тела представляет собой шаровой сегмент с высотой Н, радиусом кривизны г и радиусом окружности трехфазного контакта (периметра смачивания) rj (рис. [c.95]

Наряду с расклинивающим давлением (рассматриваемым иногда как проявление капиллярных эффектов второго рода, т. е. связанных с зависимостью величины а от геометрических параметров фазы, в данном случае от толщины прослойки к) для концентрированных систем с легкоподвижными границами раздела фаз — пен и эмульсий — существенную роль в энергетике (и динамике) процесса утоньшения пленок могут играть капиллярные явления первого рода, связанные с искривлением поверхности в области контакта пленки с макрофазой или в местах контакта трех пленок. Как видно из рис. IX—2, в этих участках образуется вогнутая поверхность, под которой давление понижено на величину капиллярного давления Ра<0 оно равно, как было показано В 3 ГЛ. I, о 1г - 1г2), где Г1 и Г2 — главные радиусы кривизны окружающего пленку мениска, называемого для пен и эмульсий каналом Гиббса — Плато. [c.245]

Образование переохлажденных систем, находящихся в метаста-бильном состоянии, наблюдается в процессах кристаллизации расплавов солей и металлов. Зарождение новой фазы — кристалл или пузырек газа в жидкой фазе — всегда требует специальных условий энергия активации, нарушение структуры непрерывной фазы, критические размеры зародыша и т. д. Наличие границ раздела достаточной кривизны облегчает начало зарождения новой фазы. [c.183]

Чем меньше радиус капилляра, тем больше кривизна мениска на границе раздела несмешивающихся фаз и тем выше, следовательно, капиллярное давление. В нефтяных пластах, где несмешивающиеся жидкости (нефть и вода, нефть и газ) движутся в капиллярах размером в десятки микрон, капиллярное давление может иметь величину до 2000—4000 Па. [c.187]

На границе раздела двух текучих сред поверхностное натяжение обусловливает скачок давлений в соприкасающихся фазах, пропорциональный средней кривизне поверхности раздела [c.85]

Объекты, с помош ью которых производятся измерения поверхностных сил, часто имеют искривленную — сферическую или цилиндрическую — поверхность [26—28, 32]. Частицы дисперсных систем, в устойчивости которых поверхностные силы играют огромную роль, также только в редких случаях представляют собой плоские пластинки. Чаш е их форма приближается к сферической, эллипсоидальной или цилиндрической. Формула кольцевых зон (11.49) позволяет связать силовое взаимодействие таких объектов с их кривизной и со свободной энергией взаимодействия границ раздела. При этом необходимо лишь, чтобы радиус действия поверхностных сил был гораздо меньше радиусов кривизны. Для силы и энергии двух одинаковых сфер метод Дерягина дает [33] (см. главу II, 7) [c.163]

Пленка, находящаяся между каплей и межфазной поверхностью, может изменяться по толщине вследствие различий в радиусах кривизны деформированной границы раздела фаз и капли. Изменения толщины пленки могут быть также обусловлены существованием небольшой впадины на поверхности капли, прилегающей к поверхности коалесценции. Это обстоятельство будет обсуждаться позже. [c.273]

Е. Классификация активных центров парообразования. Только очень небольшая часть щелей и впадин на поверхпоети действуют как активные центры парообразования. Для пояснения этого необходимо рассмотреть, что происходит, когда сухая поверхность смачивается жидкостью (рис. 4). Поступающая жидкость будет захватывать смесь воздуха и пара в щели (рис. 4, а). Воздух быстро растворится, и если жидкость смачивает стенки впадины (Р<90°), то давление оставшегося пара будет недостаточным для уравновешивания сил поверхностного натяжения, что приведет к проникновению жидкости к основанию впадины (рис. 4, б). Впадина, полностью заполненная жидкостью, не может действовать как центр парообразования. Если, однако, стенки впадины плохо смачиваются или имеют неправильную форму, то кривизна границы раздела может измениться так, что силы поверхностного натяжения противостоят дальнейшему проникновению даже тогда, когда давление пара во впадине крайне мало. При последующем нагреве давление пара резко повышается и граница раздела смещается к устью впадины. Стабилизация границы раздела во впадине может происходить, если внутри впадины имеются расширение (рис. 4, в), несмачивающиеся включения, например в металлической поверхности (рис. 4, г), или несмачиваемые пленка и отложения на стенке (рис. [c.367]

Скапский [65] провел экспериментальные определения, основывающиеся на аналогичном принципе использования эффекта кривизны границы раздела кристалл — расплав при равновесной температуре (т. е. в точке плавления). Кривизна создавалась на границе раздела коническим капилляром, вытянутым из стеклянной трубки до образования узкой шейки с внутренним радиусом в наиболее узкой части около 1 мк. В трубке выращивали ненапряженный монокристалл когда твердая фаза образовывалась в сужающейся шейке, так что этот рост кристалла сопровождался увеличением кривизны (2/г) границы раздела, равновесная температура Т сосуществования кристалла с расплавом уменьшалась. Уравнение (39) можно преобразовать в уравнение Томсона [70] следующим образом [c.376]

Рис. 23.2. Фазовое поведение микроэмульсий - переходы между типами систем 1йШсП. Появление равновесной системы вверху), изображение на тройной диаграмме в центре) и изменение кривизны границы раздела для случая перехода между системами типов [15].

Шульман и сотр. [7,11] использовали представления Банкрофта и Клоуза о микроэмульсиях для объяснения кривизны границы раздела. В работах [9, 10] они постулировали существование отрицательного межфазного натяжения дпя объяснения спонтанного образования эмульсий и термодинамической стабильности микроэмульсий. Идея об отрицательном межфазном натяжении была пересмотрена и модифицирована в работах [54, 55]. В этих работах предполагается, что диффузия ПАВ через границу раздепа может приводить к постепенному снижению до нуля динамического давления на границе раздела, в то время как равновесное давление на границе будет оставаться положительным. Принс [ 56, 57] развил эти представления, связав кривизну межфазной границы с разностью поверхностных натяжений по обе стороны граничного слоя. Он предположил, что межфазная граница будет искривляться до тех пор, пока не выравняются поверхностные натяжения по разные стороны граничного слоя, установив таким образом критерий для оценки кривизны границы раздела. [c.416]

Модель микроэмульсии в/ м, предложенная нами, предполагает монодисперсность, т.е. каждая капля воды окружена ориентированным монослоем молекул ПАВ. Ближайшая оболочка капли воды состоит из гидрофильных головок, которые окружены в свою очередь концентрической оболочкой из липофильных цепей ПАБ. Головки и хвосты молекул ПАВ разделяют жидкие фазы воды, растворенной в головках, и масла, окружающего гидрофобные хвосты молекул ПАВ. Кривизна границы раздела определяется противоположными тенденциями вода стоемится раздвинуть головки, и масло стремится раздвинуть неполярные хвосты молекул ПАБ. Разница давлений на границе раздела, возникающих за счет действия этих противоположных тенденций, и определяет степень кривизны границы раздепа. [c.417]

Эффект МСПК оказывает влияние (дуга 30) на массонеренос между фазами (ПМ1 2), а также приводит (дуга 31) к деформации границы раздела фаз (ДГРФ), т. е. к изменению ее формы и кривизны. [c.28]

Если Дрг,с>—Ар[с, граница раздела фаз и точка, н которой кривизна поверхности раздела фа равна нулю, находятся в конце конденсатора, по распределение давления имеет вид, показанный па рис. 2, а. При входе нара в зону конденсации р больше, чем р , следовательно, в этой точке неизбежно возникла бы выпуклая поверхность, как показано на рис, 2, а. Этого не происходит при нормальных условиях смачивания поверхности, и возникает равновесное распределение лавления (рнс, 2, б), В этом случае капиллярная разность давлент урапновен]нваегся перепадом давления на участках испарения и т аиспорта жидкости. При прочих равных условиях и гаком случае циркуляция будет выше, В табл, 1 приведет,] ссылки иа литературу, в которой эти вопросы рассмотрены более подробно. [c.106]

Сдерживание деформации мягкого металла на контактных плоскостях со стороны более прочного основного металла (Кв 10) приводит к неравномерному распределению деформаций в прослойке (рис. 4.3). Наряду с развитой деформацией отмечаются слабо деформированные жесткие зоны. Такими зонами являются участки, расположенные в центральной области боковых и контактных поверхностей прослойки. Изолинии v( ,ri) = onst в основном параллельны контактным плоскостям, что подтверждает приемлемость принятого в теоретическом анализе допущения v(i , rj) = v(ri). В окрестности границы раздела слоев кривизна изолиний v = onst заметно изменяется. Таким образом, условие непрерывности линейных деформаций (4.6), принятое априорно в теоретическом анализе, подтверждается экспериментально. [c.212]

При вытеснении жидкости газом из лиофильной иористой среды иа границе раздела фаз возникают капиллярные силы, иреиятствующие внедрению газа в среду. Пользуясь формулой Лаиласа в иредиоложении равенства главных радиусов кривизны мениска [1, 4], капиллярное давление будет определено [c.152]

При вытягиваг ии слитка со свободной поверхности расплава на границе кристалл — расплав существует силовое взаимодействие между жидкой и твердой фазами, обусловленное наличием мел<фазной поверхностной энергии. В зависимости от положения и кривизны изотермы кристаллизации силы поверхностного натял ения могут создавать напряжения на границе раздела фаз [c.100]

Возражение против расширенной теории растворимости Холта состояло в том, что теория не давала никакого объяснения, почему частицы кварца субмикронного размера оказывались более токсичными, чем частицы таких же размеров более растворимых типов кремнезема. Однако Ягер отметил необыкновенно высокую растворимость нарушенного слоя на иоверхности кварца и предположил, что это обеспечивает получение мономерного кремнезема, который затем диффундирует по организму, полимеризуется и образует токсичные поликремневые кислоты [34]. Свежеизмельченный в порошок кварц имеет высокое значение поверхностной энергии по сравнению с другими типами кремнезема, и, таким образом, очень небольшие по размеру частицы кварца или острые углы и края более крупных частиц могли служить источником мономерного кремнезема, создавая его относительно высокую концентрацию в течение более продолжительного периода времени, чем другие более растворимые модификации кремнезема. В последних подобные области повышенной растворимости должны были бы быстро исчезнуть. Как уже рассматривалось в гл. 1, поверхностная энергия на границе раздела фаз кварц—вода составляет, вероятно, около 416 эрг/см в отличие от 50 эрг/см для системы аморфный кремнезем—вода. В соответствии с эффектом Томпсона — Гиббса, кварцевые частицы с очень малыми радиусами кривизны (т. е. либо частицы очень небольшого диаметра, либо острые углы и края) должны быть более растворимы по сравнению с частицами аморфного кремнезема с такими же радиусами кривизны, Айлер [1] подсчитал, что при радиусе кривизны 1,5 нм растворимость поверхности кварца должна быть порядка 0,1 % [c.1077]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология