Свободная энергия поверхности

Влияние дисперсности на свойства частиц

Дисперсность частиц оказывает влияние на формирование свободной энергии поверхности и на степень устойчивости аэрозолей.

Молекулы поверхностного слоя тел испытывают неодинаковое притяжение со сто­роны внутренних слоев вещества и со стороны граничащей с ним среды (Рис. 9). Поверхностные слои обладают избытком энергии. Удельная свободная энергия по­верхности (энергия поверхности на единицу площади) численно равна работе, необхо­димой для создания одной единицы поверхности. Все молекулы взаимодействуют друг с другом. Свободная энергия поверхности играет определяющую роль в формировании поверхностного натяжения на границе различных фаз.

среда

Совокупные силы

Рис.9. Схема структуры поверхностного слоя тела

Неустойчивость аэрозолей.

Как следствие избытка положительной свободной энергии поверхности наблюдается агрегативная неустойчивость. Согласно законам термодинамики, всякая система частиц стремится перейти в состояние, которое характеризуется минимальной энергией. Этим объясняется способность аэрозолей коагулировать с образованием агрегатов (комплексов взаимо­связанных частиц), при этом частицы слипаются и их суммарная поверхность умень­шается с соответствующим уменьшением свободной энергии системы (рис.10).

Рис.10. Образование агрегатов

Расстояние между частицами минимально и они слипаются, уменьшается поверх­ность, следовательно, уменьшается свободная энергия. Сила свободной энергии по­верхностей направлена на уменьшение самой поверхности.

III. Смачиваемость твердых аэрозольных частиц

Механизм смачивания обусловлен явлением поверхностного натяжения. На границе любого тела симметрия в распределении молекулярных сил на­рушается. Это приводит к образованию свободной энергии и возникновению равнодействующей молекулярных сил, направленных внутрь тела. Она втягивает молекулы, расположенные у поверхности тела, внутрь его и таким образом уменьшает поверхность до минимума. Например, при отсутствии внешних сил жидкость всегда стремится при­нять форму шара с минимальной площадью поверхности и минимальной поверхност­ной энергией системы. Поверхность жидкости подобна мягкой пленке, она действует на тела с определенной силой. Сила, обуславливающая сокращение поверхности жидкости, называ­ется поверхностным натяжением. Она проявляется на межфазных поверхностях, на­правлена тангенциально к поверхности жидкости (по касательной) и определяется как отношение усилий, с которыми поверхностная пленка действует на ограничивающие ее контур к его длине. Численно поверхностное натяжение равно энергии или работе, необходимой для дробления жидкости.

Дата добавления: 2014-01-04