Поверхностные явления

энергией

Поверхностное натяжение определяет форму пузырьков газа в пене

величине поверхности раздела фаз при постоянных значениях температуры, давления, числа молей компонентов и зарядов.

Поверхностное натяжение – это сила, отнесенная к единице длины контура, ограничивающего данную поверхность.

Поверхностное натяжение – это удельная свободная поверхностная энергия.

Термодинамическая
характеристика

Силовая
характеристика

Энергетическая
характеристика

натяжения σ

Gsуд

Гиббса

1) Метод слоя конечной толщины (Гугенгейм)
Поверхностный слой имеет некоторый объем. Границы объёмных фаз совпадают с границами поверхностного слоя.(кривая 1)

2) Метод избыточных величин (Гиббс )
Фазы α и β считаются однородными вплоть до РП. Эта разделяющая поверхность обладает избыточными термодинамическими параметрами по сравнению с параметрами объемных фаз, но не имеет объема. (кривая 2) (РП «нулевой толщины»)

Поверхностный слой (ПС) – это переходная область, в которой свойства объемных фаз переходят друг в друга по неизвестному закону. (кривая 1)
Толщина поверхностного слоя h - это расстояние по обе стороны от границы раздела фаз, за пределами которого свойства поверхностного слоя перестают отличаться от свойств объемных фаз.

Оценка свойств поверхностного слоя

n.c.

поверхности) :
(1)
Где – соответственно избытки энтальпии, энергии Гиббса и энтропии для поверхностного слоя.
Для избытка внутренней энергии будем иметь то же выражение, так как , Vп.с. = 0:
(2)
Для избытка энтропии в соответствии со II началом термодинамики запишем:
(3)
Где – избыток теплоты.
Тогда, подставляя (3) в (2), получим (4)
> 0, то , ее обычно называют полной поверхностной энергией

для I единицы поверхности равно , получим (9)
Уравнения (8) и (9) являются уравнениями Гиббса-Гельмгольца для поверхностного слоя.
С учетом уравнений (7) и (3) имеем:
(10)

Из объединенного уравнения I и II начал термодинамики для поверхностного слоя при постоянстве всех параметров, кроме температуры, следует:

это снижение σ при повышении температуры на один градус (температурный коэффициент поверхностного натяжения).
Например, для воды а = 0,154, тогда полная поверхностная энергия для воды:

(11)

(12)

ΔUs = σ – T(дσ/дT) = 72,5 – 298(–0,154) = 118,5 мДж/м2

при t = 25 0C. Расчеты показывают, что для многих веществ ΔUs состоит
примерно наполовину из σ и qs