Стремление - поверхность
Cтраница 2
Итак, эффекты релаксации микронагружений Sij обеспечивают стремление поверхности нагружения / ( 0 ij - Szj) 0 к исходному состоянию в пространстве нагружения, что приводит к возможности пластического деформирования, когда приращение вектора напряжений До лежит либо внутри, либо вне области, ограниченной поверхностью нагружения предыдущего состояния. Последнее обстоятельство объясняет кажущееся появление угловой точки на поверхности нагружения исходя из представления о релаксирующих микронапряжениях. [16]
Поверхностное натяжение а, являющееся макроскопической мерой стремления поверхности к сокращению, может, таким образом, рассматриваться как интегральная характеристика специфических сил, действующих в поверхностном слое. [17]
Таким образом, поверхностное натяжение а, являющееся макроскопической мерой стремления поверхности к сокращению, может рассматриваться как интегральная характеристика специфических сил, действующих в поверхностном слое. Величина этой касательной силы численно равна площади между кривой pT ( z) и прямой р и не зависит от положения мысленно разделяющей поверхности ( см. рис. 1 - 4), как и должно быть для непосредственно измеряемой величины. Это позволяет при рассмотрении поверхностных явлений на плоских поверхностях избирать любое положение разделяющей поверхности, что и будет использовано при выводе уравнения Гиббса ( см. гл. [18]
Для объяснения происхождения стремления поверхности сокращаться достаточно рассмотреть простейшие свойства молекул жидкости. Во всех агрегатных состояниях молекулы представляют собой тела определенных размеров и формы, причем в жидкостях и газах они свободно перемещаются друг относительно друга, а в жидкостях вместе с тем удерживаются на определенных расстояниях друг от друга когезионными силами. Внутри же жидкости как поступательное, так и вращательное движения совершаются достаточно свободно. [19]
Поверхности, для которых выполняется это соотношение, имеют минимальную площадь. С молекулярной точки зрения стремление поверхности к сокращению основано на том, что силы притяжения между молекулами, находящимися внутри фазы, и молекулами, расположенными на поверхности, превышают силы притяжения между молекулами, находящимися внутри фазы. Когда речь идет о поверхности жидкости, граница раздела между жидкостью и воздухом выражена достаточно резко и состоит из слоя толщиной в одну-две молекулы. Поверхность молекулы глобулярного белка гораздо сложнее, она очень неровная и содержит разного рода выступы и выемки независимо от того, несколько компактно молекула свернута в трехмерную глобулу. Поверхность белка не может быть гомогенной, и особенно сложной она бывает в случае ферментов, для которых характерно наличие одного или двух активных центров. Мы ограничимся описанием поведения модельных молекул с однородной поверхностью в надежде на то, что поведение молекул глобулярных белков во многом ему подобно. Обычно в качестве модели выбирают сферу. Если речь идет о вытянутых спиральных структурах, то моделью могут служить длинные тонкие стержни, но, как правило, удобнее использовать в качестве модели вытянутый эллипсоид. [20]
Иными словами, тангенциальное давление рт в поверхности разрыва отрицательно и очень велико по сравнению с гидростатическим давлением р в объемах фаз. Отрицательный знак величины отражает стремление поверхности уменьшить свою площадь. [21]
 |
Поверхность раздела жид - [ IMAGE ] Растяже. [22] |
В стремятся втянуться внутрь жидкости, вследствие чего поверхность раздела жидкости стремится к уменьшению. В свободной капле жидкости стремление поверхности к уменьшению, как известно, приводит к ее шарообразной форме. Это изменение является частным проявлением известного из термодинамики общего стремления свободной энергии системы к уменьшению. В различных системах, эта общая закономерность проявляется по-разному. [23]
 |
Зависимость вязкости расплавленных флюсов от температуры.| Расположение молекул в объеме жидкости и в поверхностном слое. [24] |
В особую группу физических свойств выделяют поверхностные свойства на границе гетерогенной системы металл-шлак. Одной из основных характеристик жидких и твердых тел является свободная энергия на поверхности, существование которой проявляется в хорошо известном стремлении жидкостей принять форму, характеризующуюся минимальной поверхностью. Это стремление поверхности жидкости к сокращению обусловлено силами межмолекулярного взаимодействия и объясняется следующим образом. Молекулы, находящиеся в объеме далеко от поверхности жидкости ( рис. 9), окружены со всех сторон другими молекулами и испытывают в среднем одинаковое притяжение во всех направлениях. Поверхностный слой ведет себя как туго натянутая пленка, поскольку в этом случае каждая молекула лишь частично окружена соседними и испытывает притяжение, направленное внутрь и в сторону, ни не испытывает уравновешивающего притяжения со стороны граничащей фазы, например, воздуха, так как в газообразной фазе число молекул значительно меньше, чем в жидкости. [25]
Если мы рассмотрим, например, поверхность раздела металл - газ, то атомы металла на этой поверхности обладают большей энергией, чем в объеме. Следовательно, металл стремится принять такую форму, при которой число атомов на поверхности будет минимальным; иными словами, если отсутствуют другие силы, то эта форма будет сферической. Сила, которая вызывает стремление поверхности минимизировать свою площадь, называется силой поверхностного натяжения. Ниже эта характеристика будет определена более строго. Для сплава состав поверхностного слоя, вообще говоря, сильно отличается от состава в объеме раствора. В этой главе рассматриваются явления, связанные с поверхностным натяжением, а характеристики адсорбции будут обсуждены в гл. Очевидно однако, что оба типа явлений взаимосвязаны и обособление их вводится лишь для удобства изложения. [26]
Другая трудность в истолковании этого понятия, имеющего в отношении жидкости в целом реальный физический смысл и строгое математическое выражение, связана с его молекулярной интерпретацией. Действительно, если рассматривать жидкость как множество молекул, каждая из которых обладает собственной сферой действия сил молекулярного притяжения со стороны соседних с ней молекул, то трудно себе представить, каким образом могут возникнуть силы, направленные по касательной к поверхности раздела. Поэтому более удовлетворительной является термодинамическая трактовка, согласно которой стремление поверхности к сокращению является проявлением общей тенденции любой системы снизить до минимума свою свободную энергию. [27]
С изменением потенциала меняется плотность избыточных зарядов в поверхностном слое каждой из фаз. Кулоновские силы отталкивания между избыточными одноименными зарядами, направленные вдоль поверхности, противодействуют стремлению поверхности к сокращению и снижают и. [28]
Действие поверхностных сил проявляется как стремление перевести молекулы вещества из поверхностного слоя внутрь жидкой фазы. Это значит, что для поверхностного слоя характерна тенденция к сокращению до минимальных размеров, возможных для данного объема жидкости в заданных условиях. Соответственно, любое внешнее воздействие, направленное в сторону увеличения поверхности раздела фаз, встречает сопротивление со стороны поверхностных сил. Стремление поверхности жидкости к самопроизвольному сокращению свидетельствует о том, что поверхностному слою присуща избыточная энергия. Эту избыточную энергию принято называть поверхностной энергией. Происхождение поверхностной энергии естественно связывается с работой, совершаемой против поверхностных сил при формировании поверхности. Процессы фазового превращения, связанные с увеличением ( созданием) или уменьшением ( уничтожением) поверхности раздела фаз, происходят при постоянной температуре. Поэтому работе против поверхностных сил отвечает изменение свободной энергии. [29]
Всякая поверхность раздела обладает свободной энергией, являющейся мерой работы, затрачиваемой на перемещение молекул из глубины жидкости на ее поверхность. Таким образом, поверхностная энергия, приходящаяся на единицу площади, равна энергии, необходимой для растяжения поверхности. О наличии такой свободной энергии свидетельствует стремление поверхности жидкости самопроизвольно сокращаться. Такое же внутреннее притяжение действует на молекулы, составляющие поверхность твердого тела, которая остается неподвижной. [30]
Страницы: 1 2 3