Коллоидная химия
Фазы, разделённые искривлённой поверхностью, могут находиться в равновесии только при разных давлениях Р внутри фаз
жүктеу/скачать 1,83 Mb.
|
Лекция коллоид рус
- Бұл бет үшін навигация:
- ΔР = Р σ
| Фазы, разделённые искривлённой поверхностью, могут находиться в равновесии только при разных давлениях Р внутри фаз.
В фазе, имеющей «+» кривизну давление выше, чем в фазе с «—» кривизной. Стремление межфазного поверхностного натяжения сократить поверхность ведет к увеличению давления во второй фазе. Эту разность ΔР можно представить как равнодействующую сил σ, сходящихся в т.О. ΔР направлена перпендикулярно к поверхности в центр кривизны. ΔР = Рσ — разность давлений в соседних фазах, разделённых искривленной поверхностью, называется капиллярным давлением. Если Р1 = const (напр. атмосферное), то ΔР — изменение давлений в конденсированной фазе с кривизной (Рr) по сравнению с давлением в такой же фазе под ровной поверхностью (Р∞) равно : ΔР= Рr- Р∞. Рассчитаем его для разных поверхностей: Для сферической поверхности = = 2/r: (8πr dr/4πr2 dr) (2.102) ΔР= 2σ /r — (2.103) - уравнение Лапласа(*), рассчитывающее избыточное лапласовское давление. Чем меньше радиус, тем больше капиллярное давление. Для капли воды с r=10-6 м ΔР=15 МПа (1,5 атм) — это немного — доля его во внутреннем давлении (приблизительно 1000 МПа) =0,1%, но достаточна для образования сферы. Такое же ΔР характерно и для пузырьков воздуха в жидкости. Для капли r=10-9 м ΔР уже составляет = 10%. Цилиндрическая поверхность длиной l и радиусом r имеет кривизну, равную = = 1/r ΔР= σ /r (2.104) Для поверхности неправильной формы используется представление о средней кривизне поверхности по уравнению Н=1/2(1/r1+1/r2), где r1 и r2 — кривизна главных нормальных сечений. ΔР направлено всегда в центр кривизны. Если он находится вне жидкости, то кривизна отрицательная «—», (внутреннее давление жидкости уменьшается, жидкость растягивается), а если в жидкости, то положительная «+» (внутреннее давление жидкости увеличивается, жидкость сжимается). Избыточное давление лежит в основе метода по расчету поверхностных натяжений жидкости — метод максимального давления в пузырьке по формуле: σ=к ΔР, к — константа прибора. П узырек воздуха, растущий на конце капилляра под действием разности давлений между атмосферой и прибором, образует полусферу. В момент, когда капиллярное давление не может уравновесить приложенной разности давлений ΔР, пузырек отрывается: ΔР>2σ/rо, где rо — радиус капилляра. Максимальное давление соответствует образованию полусферы пузырька воздуха радиусом, равным радиусу капилляра, и его отрыву от кольца. жүктеу/скачать 1,83 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|