Презентация на тему "Поверхностные явления"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Поверхностные явления

  § 3. Капиллярность и капиллярные явления от лат. capillaris — волосяной К. я. впервые были исследованы Леонардо да Винчи (1561).

• 
  Слайд 2
  

  Ртуть Вода Стекло Стекло КАПИЛЛЯРНОСТЬ  капиллярный эффект — физ. явление, заключающееся в способности жидкостей изменять уровень в узких трубках, каналах и порах. 

• 
  Слайд 3
  

  Рис. 9. Явление капиллярности. Изменение формы и уровня жидкости в капилляре жидкость газ при смачивании стенок капилляра при несмачивании стенок капилляра КАПИЛЛЯРНЫЕ ЯВЛЕНИЯ – СОВОКУПНОСТЬ ЯВЛЕНИЙ, ОБУСЛОВЛЕННЫХ ДЕЙСТВИЕМ МЕЖФАЗНОГО ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ НА ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА НЕСМЕШИВАЮЩИХСЯ СРЕД. На искривлённых жидких пов-стяхпов-ное натяжение (уд. своб. пов-ная энергия) σ, вызывает возникновение добавочного давления, направленного в сторону фазы, по отношению к к-ройпов-стьвогнута. Разность давлений, возникающая по обе стороны искривлённой пов-сти жидкости, – это капиллярное(или лапласово) давление.

• 
  Слайд 4
  

  r1 r2 φ2 φ1 s ℓ2 ℓ1 dr dr s + ds Капиллярное (лапласово) давление. Работа растяжения dW равна произведению силы на путь: dW = Δр·s·dr. Она же dW равна произведению пов-ного натяжения σна прирост пов-стиds: dW = σ·ds. Уравнение Лапласа (1806 г.) σds = Δр·s·dr = r1φ1·r2φ2Δрdr для сферической пов-сти (r1 = r2): Δр = 2σ/r для несферич. пов-сти (r1 ≠ r2): Δр Δр зависит от кривизны пов-стиr и поверхностного натяжения σ. r1 и r2 – радиусы кривизны пов-сти

• 
  Слайд 5
  

  Капиллярное давление – причина ряда важнейших капиллярныхявлений. рис. 9. Явление капиллярности. Изменение формы и уровня жидкости в капилляре: а) смачивание стенок капилляра: поднятие и всасывание; б) несмачивание:опускание и выталкиваниежидкостей а) б) жидкость газ При смачиванииобр-сявогнутый мениск иотрицательноe капиллярноe давление, компенсируется подъёмом жидкости в капилляре или всасыванием. При несмачиванииобр-сявыпуклый мениск и положительное капиллярное давление компенсируетсяопусканием жидкости в капилляре. r 0,Δр> 0 Δр = 0

• 
  Слайд 6
  

  р0 р Капиллярное давление в зав-сти от формыпов-сти жидкости влияет на давление насыщенного пара (р). рр0

• 
  Слайд 7
  

  уравнение Кельвина (Томсона) Ур-ние Кельвина (Томсона), как и ур-ние Лапласа, явл-ся основным ур-нием в физике и химии пов-ных явлений. рр0

• 
  Слайд 8
  

  капиллярная конденсация Следствия из анализа ур-ния: Более низкое давление насыщ. пара над вогнутой пов-стьюкроме изменение уровня мениска жидкости в капилляре явл-ся причиной капиллярной конденсации (тоже капиллярное явление). р

• 
  Слайд 9
  

  изотермическаяперегонка(переконденсация) Изотермическаяперегонка(переконденсация). Чем меньше капля, тем больше давление её насыщенного пара и тем менее устойчиво её состояние. При наличии капель различных размеров (полидисперсная система)давление насыщ. пара над ними различно. Поэтому мелкие капли, обладая бóльшим давлением пара, испаряются; а из пара могут конденсироваться на пов-сти более крупных частиц и на плоской поверхности. Любая полидисп. система ТД неравновесна и неустойчива. р1>р2 r1

• 
  Слайд 10
  

  Для дисперсных систем: твёрдая фаза – раствор, получено схожее уравнение (В. Оствальд, Г. Фрейндлих): или где с0 – концентрация насыщенного раствора (растворимость) вещества, с – концентрация в-ва в р-ре, равновесном с кристалликами размера r. (25) Ур-ниеОсв.-Фр. показывает, что при растворении высокодисперсного в-ва можно получить р-р с конц-циейвыше обычной растворимости. Мерой растворимости тв. в-вявл-сяконц-ция насыщенного р-ра.

• 
  Слайд 11
  

  Хотя поверхность кристаллов– это совокупность плоских граней, но поверхностные молекулы также несут избыточную энергию. Т.д. неравновесность таких систем вызывает перекристаллизацию вещества – рост крупных кристаллов в пересыщенном растворе за счёт растворения мелких (выращивание кристаллов).

• 
  Слайд 12
  

  Повышение давления насыщенного пара над высокодисперсными частицами по сравнению с более крупными частицами вызывает и некоторое понижениетемпературыихплавления. Например, уменьшение размера частиц салола до 8 мкм понижает его температуру плавления от 42 до 38°С. Такие данные позволяют также составить представление о возможных значениях поверхностной энергии твёрдых тел.

• 
  Слайд 13
  

  С этими явлениями связано также возникновение значительных пересыщений при обр-нии новой фазы. Вначале образуются т.н. зародыши. Давление пара над ними (или конц-цияр-ра) заметно выше давления насыщенного пара (конц-ции насыщенного р-ра). Т.о., для обр-ния мелких зародышей необходимо накопление избыточной энергии, т.е. создание пересыщенных состояний (пересыщенный пар при конденсации, пересыщенный раствор при кристаллизации и т. д.), что сильно тормозит образование новой фазы. В тонкопористых телах с высокими значениями капиллярного давления Δр капил. явления в значительной мере определяют прочность, усадку, проницаемость и др. св-ва различных материалов, в том числе и строительных.

• 
  Слайд 14
  

  флотация К числу капил. явлений, имеющих важное практ. значение, относятся также явления смачивания и флотации (прилипания малых тяжёлых частиц к пузырькам газа в жидкой среде вследствие неполного смачивания).

• 
  Слайд 15
  

  2 θ Схема элементарного акта флотации: 1 - пузырек газа; 2 - твердая частица. 1

• 
  Слайд 16
  

  Равновесие фаз при плоской и искривлённой поверхности раздела. Для больших масс жидкости и большой площади свободной поверхности она практически плоская. В отсутствие силы тяжести поверхность жидкости искривлена всегда. Под воздействием поверхностного натяжения жидкость стремится принять форму шара, т.е. занять объём с миним. пов-стью. Искривление пов-сти жидкости может происходить также в рез-те её взаимодействия с пов-стью др. жидкости или тв.тела. Причиной искривления пов-стиявл-ся стремление к установлению равновесия в новых условиях. При этом существенно наличие или отсутствие  смачивания жидкостью этой поверхности. Особенности условий равновесия на искривлённых пов-стях лежат в основе т.н. капиллярныхявлений.