Любая граница - раздел
Cтраница 2
Эти эффекты возникают вследствие того, что по своей природе поверхность вызывает нарушение непрерывности многих измеряемых свойств системы. В то время как молекула или ион в жидкой или твердой фазе подвергаются совокупности в среднем сферически симметричных воздействий со стороны других веществ, в случае нахождения их на поверхности этого уже не происходит. Такое изменение является следствием поверхностно-энергетических эффектов на любой границе раздела. Вот почему в суспензиях кристаллов, содержащихся в насыщенных растворах, небольшие кристаллы постепенно растворяются, а крупные растут за их счет. Важна также топография поверхности - в отношении смачивания ее растворителем, адсорбции веществ из раствора ( включая химическое взаимодействие), предоставления активных мест для химических реакций. Кроме ионных и кова-лентных связей, часть адсорбционных эффектов на твердых поверхностях может быть обусловлена силами Ван-дер - Ваальса, которые являются результатом взаимодействия наведенных диполей крупных молекул, если последние расположены рядом. [16]
Адсорбцией называется изменение концентрации компонента в поверхностном слое, по сравнению с объемной фазой, отнесенное к единице площади поверхности. Изложение адсорбционных явлений мы разделим для удобства на несколько глав, в соответствии с различными границами раздела фаз. При этом следует помнить, что такое деление условно и основные закономерности оказываются общими для любой границы раздела. Выясним в данной главе закономерности явлений адсорбции, происходящих на границе жидкость - газ. Эти системы являются более простыми, поскольку силовым полем в одной из объемных фаз ( газовой) мы можем во многих случаях пренебречь. [17]
Адсорбцией называется изменение концентрации компонента в поверхностном слое, по сравнению с объемной фазой, отнесенное к единице площади поверхности. Изложение адсорбционных явлений разделено для удобства на несколько глав, в соответствии с различными границами раздела фаз. При этом следует помнить, что такое деление условно и основные закономерности оказываются общими для любой границы раздела. [18]
Для полного представления о процессах переноса излучения в системе помимо законов распространения электромагнитной энергии в среде необходимо знать явления, сопровождающие прохождение излучения через границу двух сред. Это позволяет сформулировать граничные условия исследуемого процесса радиационного теплообмена в излучающей системе. Под границей раздела понимается поверхность, на которой происходит скачкообразное изменение оптических параметров вещества п, av, pv, у ( s, s) при переходе из одной среды в другую. Реально любая граница раздела не является гладкой математической поверхностью, а имеет ту или иную шероховатость ( неровность), в зависимости от которой и производится классификация характера границы раздела. Если микрошероховатости поверхности много меньше длины волны падающего на нее излучения, то такая поверхность называется оптически гладкой. В другом случае, когда размер шероховатостей соизмерим или превышает длину волны, поверхность носит название оптически шероховатой. [19]
Гиббса для адсорбции из разбавленных растворов (11.71), однако они отражают более общую зависимость и справедливы для всей области концентраций. Если концентрация второго компонента ( растворенного вещества) стремится к нулю, то эти уравнения переходят в уравнение Гиббса для разбавленных растворов. Несмотря на то, что эти уравнения справедливы для адсорбции из растворов на любой границе раздела, их используют обычно для описания адсорбции в системах жидкость - газ и жидкость - жидкость, что связано с возможностью определения межфазного натяжения. [20]
В процессе увеличения площади поверхности ( при постоянном объеме) мы выводим молекулы из объемной фазы в поверхностный слой, совершая при этом работу против межмолекулярных сил. Эта работа в изотермических условиях равна увеличению свободной поверхностной энергии. Точно так же к увеличению свободной энергии приводит работа разрыва связей при дроблении твердых тел, сопровождающаяся увеличением поверхности раздела. Подобные выводы об увеличении свободной энергии с ростом площади поверхности могут быть обобщены для любой границы раздела фаз. [21]
 |
Кристаллические сферолиты в стекле. [22] |
Некоторые исследователи считают, что основная причина поверхностной кристаллизации стекла-изменение состава поверхностного слоя стекла, в результате селективной летучести отдельных компонентов стекла, и вызываемое этим пересыщение поверхностных слоев стекла относительно кристаллизующейся фазы. Весьма возможно, что в некоторых частных случаях этот факт и имеет решающее значение, но ему не следует приписывать универсального действия. Если бы он действовал универсально, не всякая фазовая граница одинаково влияла бы на кристаллизацию. Если в случае открытой границы газ-стекло действительно имеет место селективное испарение, то этого нельзя сказать о границе раздела стекло - стенки сосуда, где, напротив, можно ожидать изменения концентрации фазы, подлежащей кристаллизации, и в сторону пересыщения, и в сторону увеличения растворимости. Вместе с тем экспериментально подтверждается известная универсальность действия любой границы раздела фаз. [23]
Некоторые исследователи считают, что основная причина поверхностной кристаллизации стекла - изменение состава его поверхностного слоя в результате селективной летучести отдельных компонентов стекла и вызываемое этим пересыщение поверхностных слоев стекла относительно кристаллизующейся фазы. Весьма возможно, что в некоторых частных случаях этот факт и имеет решающее значение, но ему не следует приписывать универсального действия. Если бы он действовал универсально, не всякая фазовая граница одинаково влияла бы на кристаллизацию. Если в случае открытой границы газ-стекло действительно имеет место селективное испарение, то этого нельзя сказать о границе раздела стекло-стенки сосуда, где, напротив, можно ожидать изменения концентрации фазы, подлежащей кристаллизации и в сторону пересыщения, и в сторону увеличения растворимости. Вместе с тем экспериментально подтверждается известная универсальность действия любой границы раздела фаз. [24]
Так как определить краевой угол при таком измерении крайне затруднительно, то эти методы применяют только в условиях полного смачивания. Для чистых жидкостей это условие почти всегда легко соблюдается, тогда как в растворах, особенно поверхностно-активных веществ, оно часто практически не достигается. По этой же причине и для измерения поверхностного натяжения на границе двух жидкостей эти методы также мало применимы. В связи с этим в ряде случаев следует предпочесть методы, в которых смачивание не играет роли. Это методы наибольшего давления пузырьков, неподвижной капли, взвешивания капли. Они пригодны для измерения поверхностного натяжения для любых границ раздела. [25]
Так как определить краевой угол при таком измерении крайне затруднительно, то эти методы применяют только в условиях полного смачивания. Для чистых жидкостей это условие почти всегда легко соблюдается, тогда как в растворах, особенно поверхностно-активных веществ, оно часто практически не достигается. По этой же причине и для измерения поверхностного натяжения на границе двух жидкостей эти методы также мало применимы. В связи с этим в ряде случаев следует предпочесть методы, в которых смачивание не играет роли. Это методы Наибольшего давления пузырьков, неподвижной капли, взвешивания капли. Они пригодны для измерения поверхностного натяжения для любых границ раздела. [26]
Существование избытка ( сгущения) свободной энергии на границе раздела фаз в поверхностном слое может быть доказано различными способами. Так, средние во времени значения равнодействующей сил взаимодействия молекулы в глубине жидкой фазы с окружающими молекулами равны нулю - вследствие симметрии силового поля. На границе раздела с газом силы взаимодействия поверхностных молекул с жидкой фазой больше, чем с газообразной, поэтому равнодействующая сил направлена нормально к поверхности в сторону жидкой фазы. Процесс увеличения площади поверхности ( при постоянном объеме) выводит молекулы из объемной фазы в поверхностный слой, совершая при этом работу против межмолекулярных сил. Эта работа в изотермических условиях равна увеличению свободной поверхностной энергии. Точно так же к увеличению свободной энергии приводит работа разрыва связей при дроблении твердых тел, сопровождающаяся увеличением поверхности раздела. Подобные выводы об увеличении свободной энергии с ростом площади поверхности могут быть обобщены для любой границы раздела фаз. [27]
Существование избытка ( сгущения) свободной энергии на границе раздела фаз в поверхностном слое может быть доказано различными способами. Так, средние во времени значения равнодействующей сил взаимодействия молекулы в глубине жидкой фазы с окружающими молекулами равны нулю - вследствие симметрии силового поля. На границе раздела с газом силы взаимодействия поверхностных молекул с жидкой фазой больше, чем с газообразной, поэтому равнодействующая сил направлена нормально к поверхности в сторону жидкой фазы. Процесс увеличения площади поверхности ( при постоянном объеме) выводит молекулы из объемной фазы в поверхностный слой, совершая при этом работу против межмолекулярных сил. Эта работа в изотермических условиях равна у ве л иче н и ю с в о б о д н о и поверхностной энер - г и и. Точно так же к увеличению свободной энергии приводит работа разрыва связей при дроблении твердых тел, сопровождающаяся увеличением поверхности раздела. Подобные выводы об увеличении свободной энергии с ростом площади поверхности могут быть обобщены для любой границы раздела фаз. [28]
Страницы: 1 2