Поверхностное натяжение (см. также Капиллярность

В трубках малого диаметра также нельзя не считаться с влиянием поверхностного натяжения, действием которого объясняется капиллярное поднятие или опускание жидкости. Если жидкость смачивающая (стенки), например вода, то происходит капиллярное поднятие, если несмачивающая, например ртуть, — капиллярное опускание. Способность жидкости подниматься или опускаться в трубках малого диаметра под действием сил поверхностного натяжения называется капиллярностью. [c.13]

Капиллярные силы, или силы поверхностного натяжения, возникают, как известно, в тонком поверхностном слое на границе раздела фаз (этот слой называется также капиллярным слоем) благодаря взаимному притяжению молекул. Силы поверхностного натяжения стремятся сократить капиллярный слой, т. е. уменьшить поверхность раздела фаз. [c.146]

Закон Дарси неприменим также и при фильтрации в весьма мелкозернистых глинистых грунтах с очень малыми скоростями, когда начинают заметно сказываться капиллярные силы поверхностного натяжения. Эти случаи не имеют, однако, особенного практического значения, так как даже при весьма малых размерах частиц грунта, диаметром всего лишь около 0,05 мм, и небольших скоростях фильтрации закон Дарси все еще оказывается справедливым. [c.276]

Основные свойства жидкостей, существенные при рассмотрении задач технической гидромеханики, — плотность и вязкость. В некоторых случаях (при образовании капель, течении тонких струн, образовании капиллярных волн и др.) имеет значение также поверхностное натяжение жидкостей. [c.8]

Существование поверхностной энергии означает, что внутренняя энергия термодинамической системы, а следовательно, и все термодинамические функции обусловлены не только объемными эффектами. Необходимо учитывать также поверхностные эффекты (поверхностную энергию на границах системы), т. е. принимать во внимание поверхностное натяжение и обусловленные им капиллярные силы. [c.225]

При кипении и конденсации важную роль играют силы поверхностного натяжения. Обычно размеры реальных поверхностей теплоотдачи существенно превосходят такие внутренние масштабы, как капиллярная постоянная или критический радиус зародыша новой фазы. Необходимо, чтобы такое соотношение сохранялось и при переходе к мелкомасштабным моделям. Важно также обеспечить одинаковые характеристики смачиваемости (краевой угол смачивания) для оригинала и модели. [c.91]

Простой системой является любая макроскопически однород пая и изотропная система, внутреннее состояние которой пренебрежимо мало изменяется под действием поверхностного натяжения (капиллярности), внешних силовых полей (электрических, магнитных и гравитационных), а также деформации твердых фаз (например, деформации сдвига). [c.18]

Характер смачивания и капиллярного течения припоев во многом зависит от величины коэффициента поверхностного натяжения их расплавов, значения меж-фазного натяжения в контакте расплав флюса — расплав припоя и расплав припоя — основной металл, а также величины поверхностной энергии основного металла, находящегося в твердом состоянии. [c.56]

Теоретически следует ожидать [см. уравнения (III, 36), (III, 38)], что величина капиллярных сил зависит от размеров частиц, поверхностного натяжения жидкости, пары которой конденсируются и образуют мениск (см. рис. III, И), а также способности контактирующих тел смачиваться. Так как капиллярные силы пропорциональны размерам частиц, то в случае их превалирования в силах адгезии последние должны быть оди- [c.82]

Механизм проникновения жидкой агрессивной среды сквозь керамический футеровочный материал можно представить следующим образом. При соприкосновении жидкости с поверхностью материала на продвижение ее внутрь будут оказывать влияние две силы сила внешнего давления Рв и сила капиллярного давления Р , обусловленная поверхностным натяжением жидкости, а также краевым углом смачивания и радиусом капилляра. По мере продвижения жидкости будет возрастать сопротивление, возникающее от трения жидкости о стенки капилляров Рт. При этом, если Рв>Ра+Рх, будет иметь место вязкостный перенос (по закону Пуазейля), а если Рв Ра- -Ра, движение жидкости вглубь будет осуществляться посредством капиллярного переноса. [c.40]

Под воздействием температурного градиента влага в виде жидкости перемещается по направлению потока тепла (от горячих мест к холодным) это объясняется термодиффузией, а также тем, что с повышением температуры поверхностное натяжение жидкости и капиллярный потенциал тела уменьшаются. [c.123]

Высокие значения прочности на разрыв объясняются капиллярным эффектом поверхностного натяжения в очень тонких волокнах. С уменьшением диаметра поверхностное натяжение воспринимает пропорционально увеличивающуюся долю нагрузки. Такое состояние длится, однако, лишь короткое время, внутренние же напряжения, развивающиеся в материале при охлаждении, а также ослабляющее влияние окружающей атмосферы (пыль, влажность и пр.) весьма быстро достигают величин, достаточных для того, чтобы понизить высокие значения прочности до обычна наблюдаемых. [c.222]

Приборы для абсолютных измерений вязкости очень сложны и доступны немногим специализированным лабораториям. Поэтому значительно более широкое распространение в лабораторной практике получили относительные измерения, выполняемые на образцовых приборах с погрешностью не более (0,5 1,0) %. Для уменьшения температурной погрешности капиллярные системы помещаются в термостатированные камеры. Капиллярные вискозиметры с висячим уровнем, в которых жидкость вытекает в объем, заполненный воздухом, свободны от погрешностей, обусловленных различием поверхностных натяжений для разных жидкостей и неточностью заполнения системы. При измерении высоких значений вязкости (свыше 10 Па-с) используются ротационные вискозиметры, состоящие из двух коаксиальных цилиндров с полусферическими или плоскими донными частями , а также из двух коаксиальных конусов. Внутренний цилиндр или конус приводится во вращение, а внешний неподвижен. При работе с подобными приборами вяз- [c.240]

Резонансы локального поля возникают также и вблизи шероховатых поверхностей диэлектриков и полупроводников их появление, однако, не связано с возбуждением ПЭВ, а обусловлено другими причинами. В частности, в случае твердых диэлектриков возможен резонанс с бегущими поверхностными акустическими волнами (ПАВ). В расплавленных диэлектриках и полупроводниках весьма эффективными оказываются резонансы с капиллярными волнами (КВ) на поверхности расплава. Закон дисперсии КВ (эти волны обусловлены поверхностным натяжением в жидкости) имеет вид кв где о - поверхностное натяжение, 2 — частота КВ, р — плотность, а постоянная затухания КВ у = (и — кинематическая вязкость). [c.161]

Рассмотрим установившееся движение капли со скоростью [/ . Как и ранее, предполагаем, что поверхностное натяжение линейно зависит от температуры, а остальные физические параметры жидкостей постоянны. Считаем также, что капля сохраняет сферическую форму вследствие большого капиллярного давления, препятствующего ее изменению. [c.239]

Наиболее эффективным и надежным способом интенсификации теплообмена при кипении является применение пористых металлических покрытий. При этом пористая структура образуется либо в результате покрытия поверхности трубы тонкими металлическими сетками, либо нанесением на нее металлического порошка определенной зернистости. При этом образуется пористый слой с разветвленной системой сообщающихся между собой капиллярных каналов, через которые происходят эвакуация пара и подпитка пористой структуры жидкостью, подтекающей сюда под действием сил поверхностного натяжения. Кипение происходит как внутри пористого покрытия, так и на его поверхности. Высокая ннтен-сивность теплообмена свидетельствует о том, что пористая структура создает весьма благоприятные условия для зарождения и роста паровых пузырей. Например, авторы работы [137] указывают, что при кипении н-бутана (р= 1,27-10 Па) на гладкой трубе образование паровых пузырей по всей ее поверхности наблюдалось только при = 35 кВт/м2, а дд трубе с пористым покрытием вся поверхность трубы была занята паровыми пузырями уже при 7=1,5 кВт/м . Эти и многие другие опыты показали, что устойчивое развитое кипение на поверхностях с пористыми покрытиями устанавливается при весьма незначительных температурных напорах (перегревах жидкости). Основной причиной этого является то, что в данном случае поверхности раздела фаз возникают внутри пористого слоя [54, 130, 146]. При выбросе паровой фазы из пористой структуры в последней всегда остаются паровые включения, в которые испаряется тонкая пленка жидкости, обволакивающая стенки капиллярных каналов [54, 130]. В соответствии с моделью автора [14G] испарение микропленки происходит по всей поверхности капиллярного канала, высота которого равна толщине пористого покрытия. Таким образом, элементы пористой структуры сами являются центрами зарождения паровой фазы. Так как диаметр капиллярных каналов (10- —10 м) больше критического диаметра обычного центра парообразования, то испарение пленки в паровые включения или с поверхности капилляра требует значительно меньшего перегрева жидкости. Не менее важное значение имеет и то, что в пористой структуре перегрев поступающей в капилляры жидкости происходит в условиях весьма высокой интенсивности теплообмена. Действительно, при таких малых диаметрах капилляров движение жидкости в них всегда ламинарное. В этом случае значение коэффициента теплоотдачи определяется из условия (ас ) Д = 3,65. При диаметре капилляров 10- —10 м значение а получается равным 5-103—5-Ю Вт/(м2-К). В условиях сильно развитой поверхности пористого слоя только за счет подогрева жидкости можно отводить от стенки весьма большие тепловые потоки. Снижение необходимого перегрева, а также интенсивный подогрев жидкости существенно уменьшают время молчания центров парообразования, что также способствует интенсификации теплообмена на трубах с пористыми структурами. [c.219]

Заметим, что тепловые трубы хотя и обладают рядом уникальных свойств, но, как и все реальные устройства, имеют ограниченные возможности. Над путями улучшения их конструкции в настоящее время работают теплофизики и теплотехники. Интенсификация процессов тепло- и массообмена в таких системах будет способствовать дальнейшему их развитию. Приемы интенсификации теплоотдачи можно подразделить на пассивные (не требующие непосредственных затрат энергии извне) и активные (характеризующиеся прямыми затратами энергии от внешнего источника). Пассивные методы включают специальную физико-химическую обработку поверхностей, использование капиллярно-порис. тых, шероховатых и развитых поверхностей, устройств, обеспечивающих закручивание потока, различных способов воздействия на поверхностное натяжение, а также добавление примесей в теплоноситель. К активным ме- [c.3]

КАПИЛЛЯРНОЕ ДАВЛЕНИЕ — разность давлений по обе стороны искривлённой поверхности раздела двух жидкостей или жидкости и газа. Величина К. д. связана с поверхностным натяжением и радиусом ср. кривизны поверхности жидкости Лапласа уравнение. . В случае вогнутой поверхности жидкости давление в iieii понижено по сравнению с давлением в соседней фазе и К. д. Др<0, для выпуклой поверхности Др>0, для плоской поверхности 4р=0. К. д.— следствие действия сил поверхностного натяжения, к-рыс направлены по касательной к поверхности, что приводит к появлению составляющей, направленной внутрь объёма контактирующих фаз. См. также Капиллярные явления. [c.239]

При численном анализе полученных соотношений введём следующие безразмерные величины контактные давления р = р/Е Е = irEj (1 — 1 )), смещения границы упругого полупространства Uz = UzjL L = (7 1/(2"-1)), нагрузка на один штамп Р = = Р/ (E L ), дополнительное перемещение штампа Da = Da/L радиус области контакта о = afL vi внешний радиус 6 = = 6/L области, в которой действует адгезионное давление. При этом задаваемыми параметрами были число п, определяющее форму штампов, безразмерное расстояние между ними Л = Уз// = Aq/L, а также параметры 7 = 7/ 2E L) и ро = PofE, зависящие от поверхностной энергии и модулей упругости полупространства. В случае капиллярной адгезии величина ро представляет собой безразмерное давление в жидкости и определяется в ходе решения задачи. Параметр 7 в этом случае характеризует поверхностное натяжение жидкости. При этом ещё одним задаваемым параметром является безразмерная толщина плёнки жидкости hi = hi/L. [c.120]

По-видимому, прав Н. А. Фукс , считающий, что в уравнении (I, 64) под величиной г нужно понимать не радиус частицы, а радиус тех субмикроскопических выступов, по которым происходит фактический контакт частицы с поверхностью. Однако не только плопдадь этих выступов, но и площадь контакта пока не определена. Вследствие этого, а также и того, что методы определения поверхностного натяжения твердых тел еще несовершенны, нельзя рассчитывать силы адгезии по уравнению (I, 64). Хотя отдельные составляющие адгезионных сил (например, капиллярные и электрические силы) в некоторых случаях поддаются расчету (см. И —13), в настоящее время силы адгезии можно определить только экспериментально. [c.39]

Теоретически следует ожидать [см. уравнения (IV,39) и (IV, 40)], что величиыа капиллярных сил зависит от размеров частиц, поверхностного натяжения жидкости, пары которой конденсируются и образуют мениск (см. рис. IV, 6), а также от способности контактирующих тел смачиваться. Так как капиллярные силы пропорциональны размерам частиц, то в случае их превалирования в силах адгезии последние должны быть одинаковы для частиц одинакового размера. Различие сил адгезии частиц одной полидисперсной фракции должно не превышать отношения размеров крайних частиц этой фракции. Например, силы адгезии, рассчитанные по уравнению (IV, 39), для частиц диаметром 100 мкм должны составлять 4,52 дин, для частиц диаметром 120 мкм — 5,43 дин. Экспериментальные данные не подтверждают расчетные. Фактически силы адгезии для частиц диаметром 100— 120 мкм (при Y-F = 97—25%) колеблются в пределах 0,4—4,7 дин, т. е. изменяются для данной фракции в 12 раз. Таким образом, разброс экспериментальных данных значительно больше ожидаемого, и, следовательно, капиллярный эффект не устраняет неоднозначности адгезии. [c.116]

По данным [88] , при малой катодной плотности тока в области наибольшей поляризуемости катода емкость двойного электрического слоя значительно снижена, что указывает на адсорбционное торможение процесса. Это подтверждают также электро-капиллярные кривые [85], из рассмотрения которых следует, что добавление к 1 н. раствору N32804 небольшого количества пирофосфата калия (1-10-3 н I снижает поверхностное натяжение ртути в области потенциалов нулевого заряда. В области высоких отрицательных значений потенциалов ( —1,1 В) емкость двойного электрического слоя возрастает, что объясняется [88], по-видимому, десорбцией ионов Р2О с отрицательно заряженной поверхности цинкового электрода. В соответствии с этим при катодных потенциалах меньше или равных —1,3 В скорость электроосаждения цинка увеличивается —наблюдается подъем поляризационных кривых. [c.162]

Причины, обусловливающие волновые движения жидкости, также могут быть разного типа. Укажем главнейшие из таких причин. Гравитационные волны происходят под действием силы тяжести например, если каким-либо образом поверхность жидкости будет выведена из горизонтального положения, то сила тяжести будет стремиться вернуть эту поверхность в ее равновесное положение и заставит каждую частицу колебаться. Мелкие волны, так называемая рябь, происходят под действием капиллярных сил поверхностного натяжения жидкости. Приливные волны происходят под действием притяжения жидкости к Солнцу и Луне. На волновые движения оказывают влияние также силы трения как внутренние, так и внешние. Далее, волны могут образовываться вследствие движения твердого тела в жидкости таким образом, например, возникают корабельные волны. Наконец, в сжимаемых жидкостях, например в воздухе, могут иметь место упругие волны, состоящие в попеременном расширении и сжатии каждой частицы жидкости. Главное отличие упругих поли от предыдущих типов волн состоит в том, что упругие олтл имеют место во всей массе жидкости, в то время как все нрсдидунще типы волн развиваются, главным образом, на поверхности жидкости и лишь отсюда передаются внутрь жидкости. [c.401]

А. Г. Шмидт (1965) получил асимптотические решения задачи о гравитационных и капиллярных волнах на поверхности шарового слоя и на поверхности жидкости конечной глубины. Им же были рассмотрены задачи о волнах, возникающих под действием возмущений, в предположении, что жидкость подвержена также действию сил поверхностного натяжения. Благодаря простоте анализа, достигнутой методически правильным использованием средств асимптотического анализа, автору удалось наглядно продемонстрировать влияние поверхностного натяжения на декремент затухания и форму волновой поверхности вязкой жидкости. Используя методы асимптотического анализа, Ф, Л. Черноусько (1966) построил формулы, позволяющие рассчитать свободные колебания в вязкой жидкости, заключенной в сосуд произвольной формы, если только соответствующее решение для идеальной жидкости известно. Изложенные методы нашли также свое применение в динамике тела, содержащего вязкую жидкость (например, П. С. Краснощеков, 1963). [c.72]

В макрокапиллярных неплотностях движение жидкости может происходить без вяешнего перепада давления под действием капиллярных сил. При этом величина поверхностного натяжения и краевого угла смачивания жидкостью стенок неплотностей, а также полярность жидкости играют значительную роль [2]. [c.501]

Всасывание жидкостей пористыми телами (куски сахара, кирпич, почва) также относится к капиллярным явлениям и име- j ет большое прикладное значение, особенно для учения о грунтах, почвоведения и технологии строительных материалов. Все К. я. обусловлены силами междумолекулярного сцепления, действующими как между частицами жидкости, так и между частицами твердой стенки и соседними частицами жидкости. Основными величинами при изучении К. я служат внутреннее давление К (молекулярное давление на плоской поверхности жидкости), поверхностное натяжение а, определяемое как работа образования единицы (1 см ) новой поверхности раздела, и краевой угол в — зтол, образуемый жидкой поверхностью с пересекающей ее твердой стенкой. Краевой угол даёт возможность измерять смачиваемость твердой стенки ва меру ее удобно принять величину В = os б. Поверхностное натяжение а является той избыточной свободной энергией, к-рой обладает слой (в 1 см ) жидкости вблизи поверхности раздела по сравнению с ее внутренними частями. Поэтому поверхность жидкости S самопроизвольно уменьшается (это связано с уменьшением свободной энергии = aS всей поверхности жидкости) и принимает под действием одних только междумолекулярных сил форму шара, отвечающую прп данном объеме наименьшей поверхности жидкости другой возможный самопроизвольный процесс,, связанный с понижением свободной поверхностной анергии жидкости, состоит в скоплении у поверхности раздела таких веществ из окрунгающей среды напр, растворенных ранее в самой жидкости), к-рые своим присутствием в поверхностном слое понижают а. Гиббс термодинамически показал, что скопление, т. е адсорбция, таких поверхностно активных веществ у любой поверхности раздела необходимо связано с понижением свободной поверхностной энергии этой поверхности, что количественно выражается ур-ием вида [c.473]

Законы капиллярности применяются также к исследованию условий образования и формы иапель. Вес отрывающейся капли пропорцио-пален поверхностному натяжению ее Р = к а, где к зависит от радиуса щейки капли и от условий смачивания ею кончика. Получая из пипетки один и тот же вес жидкости, можно приближенно считать, что число капель обратно пропорционально поверхностному натяжению на этом основано измерение а по счету капель в сталагмометре Траубе. [c.475]

Если при увеличении натяжения шнура скорость распространения по нему волн возрастала, то при усилении роли поверхностного натяжения (уменьшении Я) скорость капиллярных волн должна также увеличиваться. Известно, что давление под искривленной цилиндрической поверхностью р , где а — коэффициент поверхност-ного натяжения. Если приближенно считать, что X = 2%К, то по аналогии с формулой для скорости звука в газе (при у = 1) можно оценить фазовую скорость таких волн [c.128]

Наиболее ясно действие поверхностной энергии обнаруживается при подъеме жидкости в капиллярных трубках, если один конец трубки погрузить в жидкость и трубку держать вертикально. Капиллярш й метод наиболее прост по сравнению с другими методами, и математическая теория его также очень проста. Этот метод употребляется обычно для измерения поверхностного натяжения жидкостей. Степень возможной точности ограничена 1) диаметром трубки, 2) неравномерностью сечения ее, 3) незначительной высотой столбика поднявшейся жидкости, 4) трудностью измерения средней высоты столба жидкости и 5) трудностью получения чистых поверхностей и т. д. [c.32]

Метод взвешенных капель может употребляться для большинства жидкостей малой ж средней вязкостей, а также для целого ряда вещест , химические свойства которых делают неподходящими другие методы их исследования. Употребляемый для работы по метоэдг взвешенных капель аппарат должен быть стандартизован при помопщ жидкости, поверхностное натяжение которой точно определено по методу капиллярной трубки. [c.35]

Капиллярные силы, или силы поверхностного натяжения, возникают в тонком юверхностном слое на границе раздела фаз (этот слой называют также капиллярным лоем) благодаря взаимному притяжению молекул. Силы поверхностного натяже-шя стремятся сократить капиллярный слой, т. е. уменьшить поверхность раздела заз. Вследствие наличия поверхностного натяжения на всякой искривленной поверхности раздела фаз появляются дополнительные нормальные силы, которые, будучи отнесены к единице поверхности, составляют капиллярное, или поверхностное, [давление. [c.77]

Ресурсные испытания низкотемпературных тепловых труб. При длительных испытаниях можно ожидать значительных изменений характеристик тепловых труб. Эти изменения вызваны различными причинами. Во-первых, продукты реакции, растворимые в теплоносителе, могут уменьшать поверхностное натяжение и соответственно снизить теплоперенос твердые продукты реакции способны закупоривать капилляры образование налета на стенке трубы также может уменьшить коэффициент теплопередачи и увеличить термическое сопротивление труб выделение неконденсирующихся газов приводит к созданию газовой пробки в конденсаторном конце трубы, тем самым уменьшая эффективную поверхность ее п наконец, сильная коррозия может разрушить стенку трубы и капиллярную систему. Наиболее обстоятельные данные по ресурсным испытаниям тепловых труб представлены в работах [15, 71]. В работе [71] в предварительной, исследовательской программе были проведены испытания 40 тепловых труб. Трубы испытывались с многослойным сетчатым фитилем при мощности теплопереноса 10 Вт. Теплосъем осуществлялся естественной конвекцией на воздухе. В табл. 4.8 представлены основные параметры и результаты этих опытов. Проводились следующие анализы металлографический— стенки в зоне испарения и конденсации, масс-спсктроскопиче- [c.108]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...