Классификация поверхностных явлений

Рассмотрим классификацию поверхностных явлений в соответ­ствии с объединенным уравнением I и II начал термодинамики. За­пишем его для поверхностного слоя: Dg=-sdT + VdP + odS + ∑µ_idn_i+ φdq,

где G - энергия Гиббса; s - энтропия; Т- температура; V ~ объем; Р - давление; а - поверхностное натяжение; S - площадь поверхно­сти; |i/ - химический потенциал компонента i; n_i число молей компонента i; φ - электрический потенциал; q - количество элек­тричества.

В уравнении приращение свободной энергии Гиббса пред­ставлено как алгебраическая сумма приращений различных видов энергии: тепловой, механической, поверхностной, химической и электрической. Выделим из всей суммы поверхностную энергию σdS. которая представлена в уравнении как произведение поверх­ностною натяжения σ (интенсивный фактор) на величину поверх­ности S (экстенсивный фактор). Превращение поверхностной энергии в энергию Гиббса (dG) сопровождает изменение реакционной способности с изменением дисперсности, что количественно описывается урав­нением Кельвина (Томсона). В результате превращения в теплоту (-sdT) происходит смачивание и адгезия, что количественно оценивается уравнением Дюпре. Превращение в механическую энергию (VdP) связывается с капиллярными явлениями. Основой теории ка­пиллярных явлений служит уравнение Лапласа. Поверхностное яв­ление, называемое адсорбцией, сопровождает превращение по­верхностной энергии в химическую (∑µ_idn_i) и оценивается уравне­нием Гиббса. И, наконец, превращение в электрическую энергию (φdq). приводит к электрическим явлениям (уравнение Липпмана).

Поверхностное натяжение

(дадим подробную характеристик) поверхностному натяжению. Термодинамическое определение поверхностного натяжения

Поверхностное натяжение - есть частная производная от энергии Гиббса по величине поверхности фаз при постоян­ных значениях температуры, давления, числа молей компонентов и заряда.

поверхностное натяжение можно определить как частную производную любого термодинамического потенциала по величине межфазной поверхности при соответствующих постоянных параметрах. Например, для внутренней энергии

dU = Tds-PdV+σdS +∑µ_idn_i+φdq

σ=(dU/dS)

Поверхностное натя­жение -это удельная свободная по верхностная тергия.

σ = G_s/S или σ=dG_s/dS

Проще говоря, поверхностное натяжение является удельной поверхностной энергией только для индивидуальных жидких веществ. Для растворов и твердых тел удельная поверхностная энергия не полностью эквивалентна поверхностному натяжению. Однако это различие невелико и им можно пренебречь.

Дата добавления: 2015-06-30; просмотров: 211; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!