Температурное расширение

Сжимаемость

Поверхностное натяжение

В ряде процессов химической технологии капельная жидкость при движении соприкасается с газом (или паром) или с другой капельной жидкостью, практически не смешивающейся с первой. Поверхность раздела между фазами стремится к минимуму под действием поверхностных сил. Соответственно капли жидкости, взвешенные в газе (или паре) или другой жидкости, и пузырьки газа в жидкости принимают форму, близкую к шарообразной. Это объясняется тем, что молекулы жидкости внутри ее объема испытывают примерно одинаковое воздействие соседних молекул, в то время как молекулы, находящиеся непосредственно у поверхности раздела фаз, притягиваются молекулами слоев жидкости сильнее, чем молекулами окружающей среды. В результате на поверхности возникает давление, направленное внутрь жидкости по нормали к ее поверхности, которое и стремиться уменьшить эту поверхность до минимума.

Следовательно, для увеличения поверхности, т.е. для создания новой поверхности, необходима некоторая затрата энергии. Работу, требуемую для образования единицы новой поверхности, называют коэффициентом поверхностного натяжения σ. Поверхностное натяжение измеряется в Н/м. С повышением температуры поверхностное натяжение жидкостей уменьшается.

С величиной поверхностного натяжения связаны характеристики смачивания капельными жидкостями твердых материалов [1,2,4].

Сжимаемость - свойство вещества изменять свой объём при изменении внешнего давления. Сжимаемость характеризуется коэффициентом объёмного сжатия β_p, который представляет собой относительное изменение объема, приходящееся на единицу давления:

,

единица измерения β_p - [ Па^-1 ].

Знак минус указывает, что при повышении давления объем уменьшается и наоборот.

Коэффициент объёмного сжатия для любой системы зависит от того, является ли процесс адиабатическим или изотермическим. Адиабатическая сжимаемость всегда меньше изотермической.

Данные по сжимаемости используют в расчетах равновесий химических реакций в смесях газов, системах газ-жидкость и газ-твердое тело. Сжимаемость веществ важна в исследованиях работы тепловых машин, эффектов, наблюдаемых при движении твердых тел с большими скоростями в газах и жидкостях, при взрыве и т.п.[1,2,11].

Увеличение температуры приводит к росту объема жидкости. Температурное расширение характеризуется коэффициентом объемного расширения β_t, который представляет собой относительное изменение объема при изменении температуры на один градус

.

Коэффициент объемного расширения имеет размерность [К ⁻¹].

При изменении температуры и давления в небольших пределах можно принять β_t = const, и тогда объем жидкости при изменении температуры на величину ∆t = (t—t₀) вычисляется по формуле:

,

при этом,

где V и V₀ - объемы, а ρ и ρ₀ - плотности соответственно при температурах t и t₀.

На практике необходимо учитывать коэффициент объемного расширения и предотвращать возможность разрушения технологического оборудования, когда жидкость заключена в жесткой замкнутой системе. Возможность подобного разрушения обусловлена разницей в значении температурного коэффициента объемного расширения жидкости и металлов, вследствие чего в замкнутых объемах жидкости при ее нагревании могут возникнуть недопустимо высокие давления [1,2,4-6].

Дата добавления: 2014-10-23