ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Термодинамика поверхностных явлений из "Тепломассообмен " ЧТО зависимость между градиентом давления и скоростью фильтрации нелинейна. Одной из причин такого отклонения от закона Дарси является более прочная связь воды со скелетом тела. В частности, в коллоидных капиллярнопористых телах наблюдается осмотическое поглощение воды и капиллярное связывание жидкости. Поэтому необходимо более детально рассмотреть связь жидкости в пористых телах. [c.345] В общем случае поверхностная концентрация Г изменяется вдоль поверхности для частного случая Г может не зависеть от Л, т. е. [c.346] При рассмотрении капиллярных явлений мы должны учитывать влияние кривизны поверхности жидкости на поверхностное натяжение и расположение поверхности Гиббса. Однако этот эффект необходимо учитывать лишь тогда, когда радиус кривизны сравним с молекулярными размерами. [c.347] Для рассматриваемых систем долей свободной энергии, обусловленной изменением длины трехфазной линии контакта в результате изменения площадей поверхности, можно пренебречь. [c.347] Угол смачивания зависит от направления движения трехфазной линии контактов (гистерезис угла смачивания), от поверхностно-активных веществ, от шероховатости поверхности и других причин. [c.348] Для растекания необходимо поглсадение пара, которое продолжается до тех пор, пока сила не исчезнет. В равновесном состоянии положение барьера не меняет свободной энергии системы, так как он перемещается без трения. Следовательно, если адсорбированная пленка заменяется тонким слоем жидкости, то свободная энергия системы не изменяется. [c.349] Условия равновесия определяют толщину пленки. При равновесии внешние молекулы пленки должны иметь тот же химический потенциал, что и молекулы пара и поверхностные молекулы жидкости. Адсорбированный слой утолщается до тех пор, пока на внешние молекулы не перестанут действовать силы притяжения твердого тела. Следовательно, натяжение внешней части пленки должно быть равно натяжению поверхности раздела жидкость — пар, а натяжение нижней части пленки — натяжению поверхности раздела твердое тело — жидкость. Такие пленки Харкинс называет двойными пленками. [c.349] На рис. 5-4,6 показано влияние анизотропии натяжения в зависимости от относительной влажности, т. е. от изменения высоты. [c.350] По мере увеличения толщины пленки (область больших ф) появляются два максимума в анизотропии натяжения. [c.350] На поверхности воды ф = 100% и адсорбированная пленка будет являться двойной пленкой в соответствии с моделью, показанной на рис. 5-3. [c.350] Более точный расчет производится по соотношению (5-2-22), т. е. [c.351] В состоянии равновесия капиллярное давление уравновешивается гравитационным давлением (р = т. е. [c.351] Для смачивающей жидкости капиллярный потенциал г ,. О, так как для вогнутой поверхности отрицательно, а для несмачивающей жидкости (со50 0) 0. Смачивающая жидкость перемещается от низшего потенциала г с к высшему (узкий капилляр высасывает жидкость из широкого капилляра), а несмачивающая — от высшего к низшему. [c.352] В таком капилляре смачивающая жидкость перемещается в сторону более узкого конца до тех пор, пока мениск не займет крайнее положение. Если капилляр цилиндрический (г[ = г, = г ), то равно нулю. Столбик жидкости в таком капилляре может быть расположен в любом месте, и перемещение жидкости в нем отсутствует. Капиллярный потенциал определяется по величине капиллярного давления рс или по величине гравитационного потенциала l 3g. В состоянии равновесия гравитационный потенциал равен капиллярному (г 3с = г з ), физически это реализуется так. Капиллярнопористое тело приводится в соприкосновение с жидкостью. В состоянии равновесия строят кривую распределения содержания жидкости по высоте Л это распределение будет характеризовать зависимость капиллярного потенциала (трс = Ьд) от влагосодержания. [c.352] Выведенные соотношения дают возможность не только получить экспериментальные кривые рс — /(со), но и вычислить изменение свободной энергии при вытеснении или оводнении. [c.354] Вернуться к основной статье