ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ Схема снижения поверхностной энергии в дисперсных

поверхностной энергией
Поверхностное натяжение определяет форму пузырьков газа в пене

по 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

поверхностного
натяжения 

энергия Gsуд

избытков 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  и  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.

площади 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

(5) (6)


Для конечного изменения (7)



Подставив (7) в (2), определим (8)


Учитывая, что 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

Рис. 2 Зависимость энергетических пара-
метров поверхности от температуры
то есть

производная полной поверхностной энергии по температуре равна нулю, а сама полная поверхностная энергия постоянна и практически не зависит от температуры.

(13)

с учетом (12) имеем (14)

(15)

(14)

(16)

При Ткр – нет поверхности и ее энергетических характеристик