Энергия поверхностной связи

А. Понятие об энергии поверхностной связи [c.466]

Эффект увеличения скорости растворения металла наблюдается, если скачок потенциала сосредоточен в ионном двойном слое. Эффект снижения скорости растворения металла (пассивность может наблюдаться, если скачок потенциала приходится на поверхностный слой металла анодная поляризация уменьшает кинетическую энергию поверхностных электронов (поверхностного уровня Ферми), что приводит к усилению их связи с поверхностными положительными ионами металла и, как следствие этого, к уменьшению свободной энергии и адсорбционной способности поверхности металла. [c.311]

Внутри кристалла каждый атом удерживается симметрично направленными силами связи. На свободной поверхности кристалла или жидкости атом неуравновешен вследствие отсутствия связи с одной стороны (вакуум) или из-за ее ослабления. Это вызывает повышение энергии поверхностного слоя кристалла Если для перемещения внутри тела атому необходима энергия wo (см. рис. 1.2), то для выхода в окружающую среду w , причем w >wo. Поэтому для соединения двух монокристаллов в один требуется деформационная, или тепловая, энергия извне, превышающая граничную энергию w . [c.12]

Основное предположение линейной механики разрушения состоит в том, что трещина распространяется тогда, когда величина коэффициента интенсивности достигает критического значения, характерного для данного материала. Совершенно эквивалентная формулировка этого предположения состоит н том, что сила G, движущая трещину, превосходит критическое значение — сопротивление распространению трещины. Формула (19.4.4) утверждает эквивалентность двух этих формулировок. Что касается механического содержания принятой гипотезы и всей теории в целом, на этот вопрос можно ответить по-разному, а в рамках формальной теории вообще его можно не ставить. Тем не менее некоторые соображения могут быть высказаны. В оригинальной работе Гриффитса предполагалось, что освобождающаяся при росте трещины упругая энергия расходуется на увеличение поверхностной энергии если есть поверхностная энергия на единицу площади, то сила сопротивления движению трещины G = Анализ Гриффитса в течение долгих лет считался безупречным, хотя в нем содержится некоторый органический дефект. Энергия поверхностного натяжения вводится в уравнения теории как нечто данное и постороннее по отношению к упругому телу. На самом деле, поверхностная энергия есть энергия поверхностного слоя, свойства которого в той или иной мере отличаются от свойств остального материала и при решении задачи теории упругости этот поверхностный слой нужно как-то моделировать. Простейшая схема будет состоять в том, чтобы рассматривать поверхностный слой как бесконечно тонкую пленку с постоянным натяжением 7. Если контур свободного отверстия имеет кривизну, то поверхностное натяжение дает нормальную составляющую силы на контуре. При переходе к разрезу, в вершине которого кривизна становится бесконечно большой, поверхностное натяжение создаст сосредоточенные силы. В результате особенность у кончика трещины оказывается более высокого порядка, а именно, вида 1/г, а не 1/У г. На это обстоятельство было обращено внимание Гудьером, однако полное решение задачи было опубликовано много позже. В связи с этим можно выразить сомнение, связанное с тем, в какой мере пригодно представление о поверхностном натяжении в твердом теле как о натянутой бесконечно тонкой пленке, а особенно в какой мере эта идеализация сохраняет смысл при переходе к пределу, когда отверстие превращается в бесконечно топкий разрез. [c.664]

Известно, что после первого удара характер контакта меняется. При первом ударе длительность удара больше, а сила удара меньше, чем при последующих. При повторных ударах продолжительность удара сокращается, а сила удара увеличивается. Все эти изменения (при одинаковых энергиях удара) связаны с изменением механических, свойств в поверхностных слоях соударяющихся тел. В этой связи представляет интерес кривая, приведенная на рис. 68, которая показывает зависимость температуры от веса молота при повторном соударении. Сравнительная оценка температурных кривых при первом и повторных соударениях показала, что, имея одинаковый вид, они отличаются в количественном отношении. При повторных ударах температура во всем диапазоне изменения веса приблизительно на 40% меньше, чем при первом ударе. Это связано с тем, что вследствие контактного упрочнения, происшедшего после первого удара, работа пластической деформации при повторных ударах уменьшалась. [c.141]

При этом полагается, что размер области сцепления определяется не только процессом пластической деформации, но и существованием сил поверхностного притяжения, которые количественно выражаются через поверхностную энергию сцепления Wab (энергию адгезионной связи) [c.83]

Увеличение поверхности раздела фаз на величину связано с затратой работы сил поверхностного натяжения и приводит к увеличению внутренней энергии поверхностной пленки жидкости dE = odS . . [c.18]

Поверхностная энергия, П. обладает иек-рой избыточной поверхностной энергией, т. к. образование Л, требует разрыва или перестройки связей между атомами или молекулами в конденсиров, среде. Работа образования единицы площади П. равна уд. поверхностной свободной энергии (поверхностному натяжению). При фазовых переходах 1-го рода, когда в однородной системе начинает выделяться новая фаза, необходимость затраты энергии на образование межфазной П. приводит к явлениям перегрева или переохлаждения (см. Кипение, Кристаллизация). [c.654]

В соответствии с вышеизложенным очевидно, что энергия отдельных мономолекулярных слоев в поверхностном слое жидкости-тем выше, чем ближе этот мономолекулярный слой поверхности жидкости (рис. 6-3). Тем самым внутри поверхностного слоя внутренняя энергия жидкости меняется по высоте от значения внутренней энергии жидкости в объеме до значения на поверхности жидкости во внешнем мономолекулярном слое. Однако поскольку поверхностный слой очень тонок (поверхностный слой имеет толщину порядка нескольких мономолекулярных слоев), то практически можно считать энергию поверхностного слоя постоянной по всей толщине слоя. Более того,, поскольку объем поверхностного слоя обычно ничтожно мал по сравнению со всем объемом жидкости, то можно условно считать, что поверхностный слой имеет нулевую толщину, и что те особые свойства, о которых идет речь (избыточная энергия и т. п.), проявляются только на поверхности жиДкости, толщина которой равна нулю. В этой связи мы будем говорить об энергии поверхности, о теплоемкости поверхности, об энтропии поверхности и т. д. [c.138]

Для качественного соединения материалов необходимо обеспечить контакт по большей части стыкуемых поверхностей и их активацию. Активация поверхностей состоит в том, что поверхностным атомам твердого тела сообщается некоторая энергия, необходимая для обрыва связей между атомами тела и атомами внешней среды и для повышения энергии поверхностных атомов до уровня энергетического [c.358]

Очевидно, поверхностно-адсорбционное воздействие среды практически не должно приводить к разрушению образцов в отсутствие механических напряжений, если, конечно, общее снижение поверхностной энергии тела в среде не будет превышать энергию химических связей тела [49]. [c.122]

Изменение типа условий сопряжения приводит к изменению характера распределения смещений в алюминиевом полупространстве и оставляет без изменения кинематику движения в вольфраме. При этом в алюминии распределение смещений также становится похожим на их распределение в волне Рэлея (см. рис. 16). Однако это не приводит к заметному увеличению количества энергии в данном полупространстве. Ослабление связи между средами привело лишь к небольшому увеличению количества энергии, переносимой в более мягкой среде. Теперь в алюминии сосредоточено около 9% общей энергии поверхностной волны. [c.78]

Метод Борна, обычно применяемый для вычисления поверхностной энергии ионных кристаллов и приводящий к необходимости суммирования некоторых дополнительных условно сходящихся рядов, представляется еще более ненадежным, так как лока что отсутствуют надежные опытные данные по поверхностной энергии. Поэтому при вычислении поверхностной энергии будем применять приближенный метод, считая, что связи существуют лишь между ближайшими частицами, так что энергия каждой связи равна t/min. а сила натяжения каждой связи равна F. Таким образом, энергия решетки, приходящаяся на объем г , т. е. —равна поверхностной энергии 6у/о> где у —поверхностная энергия структуры, приходящаяся на единицу свободной поверхности. Отсюда получаем [c.37]

Согласно расчетам, линейные цепи лития энергетически более вы-годны, чем двух- и трехмерные конфигурации с равным числом атомов. Для цепных кластеров бериллия было показано уменьшение энергии Ef, связи на атом с ростом п. Результаты вычислений электронной структуры кластеров хорошо согласовались с экспериментальными данными, полученными из измерений спектров поглош,ения рентгеновских лучей п работы выхода массивного металла. Как показали расчеты, влияние поверхности сводится к смещению поверхностных атомов в глубь кластера, к сужению энергетических зон и уменьшению щели между ними, а также к повышению концентрации электронов проводимости на поверхности. [c.230]

Можно допустить, что объемные свободные энергии всех кристаллов одинаковы. Различие же свободных энергий кристаллов связано с различием в поверхностных свободных энергиях и в энергиях взаимодействия кристаллов друг с другом. Таким образом, в условиях, благоприятных для роста, оказываются те кристаллы, у которых наименьшая поверхностная свободная энергия и расположены они так, что свободные энергии взаимодействия минимальны. Если раньше в явной форме не обращалось внимания на взаимодействие между растущими кристаллами, то теперь это стало существенным. [c.24]

При контакте с коррозионной средой металл может находиться либо в активном, либо в пассивном состоянии. В последнем случае поверхностные атомы металла, взаимодействуя со средой, образуют защитный пассивирующий слой. Энергия атомов при этом снижается. В связи с этим соответственно увеличивается эффективная энергия активации процесса движения дислокаций. Если металл находится в активном состоянии, то энергия поверхностных атомов увеличивается на AQg. Соответственно снижается эффективная энергия активации движения дислокаций и ускоряется их перемещение. Последнее обстоятельство ведет к уменьшению времени до образования плоского скопления дислокаций и зарождения трещин. [c.585]

Электроотрицательность ч. 2. 237 Энергия поверхностная ч. 2, 234—235 Энергия связи — Определение ч. 1. 80 Эффект Баушингера ч. 1. 312, 321—322 [c.366]

Образование двойного электрического слоя. При растворении поверхностный атом металла покидает кристаллическую решетку. Покинуть кристаллическую решетку может лишь тот атом, который в процессе тепловых колебаний имеет энергию, превышающую 0,25 энергии разрываемых связей. Атом, покинувший кристаллическую решетку и перешедший в коррозионную среду, будет гидратирован только в том случае, если он ионизируется. После ионизации происходит процесс гидратации, и только в этом случе исключается немедленное возвращение иона в кристаллическую решетку. В случае присоединения в процессе гидратации к двухвалентному иону двух молекул воды энергия иона снизится на 330 кДж (80 ккал). [c.8]

Увеличение размеров трещины приводит к освобождению энергии упругой деформации, так как в материале по обе стороны трещины снимаются упругие напряжения, и одновременно к возрастанию поверхностной энергии в связи с увеличением поверхности трещины. Трещина будет распространяться под действием растягивающих напряжений лишь в том случае, если увеличение ее размеров приводит к уменьшению энергии системы. [c.243]

Для получения качественного соединения между двумя заготовками необходимо обеспечить контакт по большей части стыкуемых поверхностей и активировать их, т. е. сообщить поверхностям некоторую энергию. Эта энергия необходима для обрыва связей между атомами заготовки и внешней среды и для повышения энергии поверхностных атомов, которые при этом переходят в активное состояние. [c.370]

Приведем расчет энергии взаимодействия пары атомов металла и взаимодействия таких же атомов в решетке. Например, для лития энергия связи в молекуле /=1,14 эВ. равновесное межатомное расстояние гравн. 2,7 А. Для кристаллической решетки энергия решетки 11=1,1 эВ, равновесное расстояние между атомами составляет 3,03 А и, формально, при координационном числе к.ч.=12 энергия межатомной связи в решетке равна 0,14 эВ, Таким образом, при ослаблении межатомных связей в кристагше наблюдается выигрыш в энергии кристаллической решетки. Поскольку в пористой части переходного слоя растягивающие напряжения обусловливают увеличение периода решетки (расстояния между атомами), то энергия данной зоны имеет еще большее значение по сравнению с энергией объемной кристаллической решетки, что вносит вклад в интегральную величину поверхностной энергии. [c.120]

Поверхностное натяжение является специфическим свойством жидкости и связано с ее молекулярной структурой. Молекулы на поверхности жидкости, взаимодействуя друг с другом, стремятся занять возможно меньщую площадь. Для того чтобы увеличить эту площадь, необходимо совершить работу по отрыву пх друг от друга. Работа, которую нужно затратить на увеличение площади, соответствует свободной энергии поверхностного слоя. Вследствие тенденции жидкости занять минимальный объем ее поверхность находится как бы в состоянии натяжения. В любой точке и во всех направлениях по поверхности это натяжение одинаково. Обычно оно выражается силой в динах, действующей под прямым углом на 1 см поверхности жидкости. [c.147]

Обобщение экспериментального материала позволяет определить характерное влияние условий ЭМС на свойства поверхностного слоя. Общая закономерность состоит в следующем чем больше удельное насыщение энергией поверхностного слоя до момента его охлаждения, тем выше его упрочняемость по глубине. Влияние режимов ЭМС на свойства поверхностного слоя показано в табл. 2. Повышение скорости способствует уменьшению глубины упрочнения. Однако в весьма тонком поверхностном слое увеличенная скорость может оказаться доминирующим фактором в связи с теплообразованием от трения. Отсюда и возможность повышения поверхностной микротвердости при увеличении скорости. Не только нами, но и многими другими исследователями установлено, что исходная структура обрабатываемого материала оказывает существенное влияние на твердость упрочненного слоя. Чем мельче исходная структура, тем выше достигаемая твердость и тем меньше вероятность неполноты закалки, а следовательно, тем меньше переходная структура. Отрицательное влияние охлаждения на поверхностную микротвердость связано с понижением температуры нагрева у самой поверхности, а повышение скорости охлаждения способствует увеличению твердости в глубинных слоях. [c.29]

При соблюдении структурного соответствия зародыш новой фазы когерентно связан с матрицей. Поверхность раздела двух кристаллов считается когерентной, если кристаллы соприкасаются общими плоскостями (сопряжение межнлоскостного расстояния одного кристалла с геометрически подобной, но кристаллографически отличной структурой другого кристалла) и взаимно связаны ориентировками (решетка одной фазы постепенно переходит в решетку другой). Чем лучше геометрически согласуются кристаллы и чем меньше различие электронных конфигураций их атомов, тем меньше энергия поверхности раздела. Такое сопряжение возможно при некотором упругом искажении решеток (например, сжатии одной и растяжении другой) вблизи границы раздела. Таким 0браз0)М, общим условием когерентности является образование метастабильной решетки у зародыша или деформация его равновесной решетки. В обоих случаях свободная энергия новой фазы возрастает по сравнению с равновесной. Следует отметить, что полная когерентность в реальных сплавах наблюдается редко. Однако даже при некогерентном выделении в связи со стремлением системы уменьшить поверхностную энергию может наблюдаться ориентационное соответствие решеток двух фаз. Так, например, в системе медь — цинк при выделении из р-латуни частиц а-фазы наблюдается соотношение (110)р II (111)а и [111]р II [110]а. С упругой энергией деформации связана также форма выделяющейся частицы. [c.178]

Сушка стержней и форм повышает прочность смеси, уменьшает ее газо-творность и повышает газопроницаемость, но ее применение удлиняет технологический процесс, требует дополнительного оборудования, производственных площадей, трудозатрат и энергии. В связи с этим она в основном применяется для стержней, работающих в более тяжелых условиях, чем формы. Формы не подвергают сушке. Только для очень ответственных отливок осуществляют поверхностную подсушку рабочей полости формы переносными многопостовыми газовыми горелками или пропускают формы через проходные конвейерные сушила. [c.225]

В композиции с полимерной матрицей усилие от матрицы к армирующему элементу передается за счет сил межмолекулярного взаимодействия и имеет адгезионный характер. Обеспечить прочную связь между волокном и матрицей можно при полном смачивании жидкой связующей упрочняющих волокон. В этом случае поверхностная энергия волокна должна быть больше поверхностного натяжения жидкой матрицы. Сх)еди полимеров жидкая эпоксидная смола, обладающая энергией поверхностного натяжения 5-10 Дж/м , лучше других полимеров смачивает углеродные и борные волокна, энергия поверхности которых имеет следующие значения (2,7 -н 5,8) X 10 Дж/м и 2 10 Дж/м соответственно. На практике повышения энергии поверхности волокон достигают, например, травлением, окислением, вискеризацией. [c.314]

Поверхностная энергия.] Поверхностный слой металла обладает бол ьшой активностью. Это обусловлено тем, что внутри твердого тела каждый атом кристалла окружен другими атомами и связан с ними прочно по всем направлениям, а у атомов, расположенных на поверхности, с внешней стороны нет соседей в виде таких же атомов. Поэтому в поверхностном слое у атомов твердого тела остаются, как говорят, свободные связи, наличие которых создает вблизи поверхности атомное (молекулярное) притяжение. Чтобы при таком несимметричном силовом поле атом кристалла находился в равновесии, необходимо иное, чем внутри кристалла, расположение атомов самого верхнего слоя [20]. [c.60]

Большой интерес представляют исследования процессов теплопроводности в тонких пленках и поверхностных слоях, толщина которых меньше средней длины свободного пробега макрочастиц (квазимикрочасхвц) - носителей энергии, в связи с чем локальное термодинамическое равновесие в той или иной мере нарушается. [c.555]

Из (2.82) следует, что с ростом L запас потенциальной энергии полосы быстро уменьшается, т. е. процесс развития трещины мог бы протекать самопроизвольно. Однако образование свободной поверхности трещины связано с затратами энергии S на единицу площади этой поверхности. Эта энергия аналогична энергии поверхностного натяжения жидкости. Если длина трещины увеличивается на AL,TO затрачивается энергия 2S/S.L. При этом потенциальная энергия полосы падает согласно (2.82) на AW = JtLALa /(4 ). При > 2SAL трещина будет самопроизвольно увеличивать- [c.118]

Исходя из приведенных соображений, легко видеть, что величина активности В зависит, в частности, от энергии поверхностных аакансий , которые обеспечивают более или менее эффективную связь между парой анодных реакций. Энергией Пз можно управлять, изменяя растворитель, вводя в раствор ПАВ и т. д. [c.41]

Допустим, что разрцв твердого тела образовался вдоль некоторой поверхности. Пусть на единицу этой поверхности приходится So разорвавшихся связей. Будем учитывать взаимодействие только близлежащих частиц твердого тела (связь можно изображать черточкой, которая соединяет любые две соседние частицы и которая стирается, если через нее прошла поверхность разрыва). Считаем, что энергия всех связей одинакова. Тогда поверхностная энергия у на единицу площади определяется формулой [c.47]

Во втором слагаемом учтена разница между удельной энергией поверхностных напряжений г] и удельной поверхностной энергией 7 среды согласно термодинамической трактовке Гиббса. При этом энергия поверхностных напряжений включает в себя работу, необходимую не только для образования новых поверхностей, но и для деформации (расгиирения) поверхности. Воспользуемся связью между параметрами 7 и 7 [c.249]

Величина а была определена экспериментально по энергии отрыва частицы с поверхности ядра и оказалась равной 10 ° эрг1см (для сравнения отметим, что у воды 0=10 эрг1см ). Таким образом, из-за энергии поверхностного натяжения величина энергии связи должна быть уменьшена [c.42]

Радиус ядра задается эмпирической формулой Я = ЯоА , Яо = = (1, 3 1, 7)-10 з см. Здесь пеоднозначпость величины Я можно объяснить размытостью границы ядра. Из этой формулы следует, что объем ядра пропорционален числу нуклонов в ядре и что плотность ядерного вещества практически одинакова для всех ядер (примерно равна 10 4 г/см ). Таким образом, учитывая энергию поверхностного натяжения, можно уточнить величину энергии связи (П4.5) [c.491]

Влияние зернограничной сегрегации примесей на процессы зарождения и роста пор и на обусловленное этими процессами трещинообразование рассмотрено в работах (19, 225]. Показано [19], что на поверхностях раздела, обогащенных примесями, вследствие ослабления сил сцепления образование пор критического раэ-мера может происходить при напряжении, примерно на 30 % пониженном по сравнению с необходимым для необогащенной поверхности. Анализ роста межкрио таплитных пор и микротрещин показал (19], что зернограничная сегрегация примесей увеличивает его скорость вследствие понижения уровня поверхностной энергии, В связи с этим следует отметить результаты работ [3, 176], показав- [c.183]

Влияние вязкости сводится к демпфированию и связано с диссипацией механической энергии в процессе роста и схлопывания пузырьков. Следовательно, можно ожидать, что увеличение вязкости приведет к уменьшению максимального размера каверны, а также скоростей роста и схлопывания. Энергию, затрачиваемую на преодоление вязкости, труднее вычислить, чем энергию поверхностного натяжения, поскольку силы вязкости определяются ие только коэффициентом вязкости, но и скоростью сдвига. Следовательно, диссипация энергии будет зависеть от скоростн деформации, сопровождающей рост пузырька и его схлопывание, а также от коэффициента вязкости жидкости. По сравнению с поверхностным натяжением коэффициент вязкости изменяется в более широких пределах. Например, [c.136]

Для расчета работы осаждения Коссель ввел особую систему символов, которая исходит из координационных соотношений структуры. Например, в примитивной кубической решетке один атом окружен шестью ближайшими соседями на расстоянии Oi = a, 12 ближайшими соседями на расстоянии аг=а К2 и 8 ближайшими соседями на расстоянии аз = аУ 3. Следовательно, мы рассматриваем группировку атомов вдоль ребра куба [100], диагонали грани [ПО] и,диагонали куба [111]. В этом случае для оценки энергии осаждения атома на полукристаллическое положение рассматриваем группировку атомов 3/6/4, подразумевая под этим, сколько соседей имеет атом на расстоянии ai, аг, аз. Приведенные выше координационные числа должны быть разделены на 2, потому что рассматривались группировки атомов внутри кристалла, тогда как для анализа процесса роста нужно принимать во внимание поверхностные связи. [c.313]

Сведения о каждом фреоне представлены в такой последовательности ГОСТ, МРТУ, ТУ, применение, основные константы (молекулярный вес, температуры кипения и плавления, критические константы), давление паров, плотность, удельный объем, вязкость, поверхностное натяжение, теплота образования, теплоты парообразования, испарения, разложения, энергия диссоциации связи, теплоемкость (включая показатель адиабаты), теплопроводность, электрические свойства (электропроводность, диэлектрические постоянные, диэлектрическая прочность, пробивное напряжение), коэффициент преломления, скорость звука, сжимаемость, растворимость, набухание, термодинамические свойства, холодопроизводи-тельность, теп.чоотдача, токсичность, коррозия, техника безопасности. Данные и библиографические ссылки, не подходящие ни под одну из этих рубрик, сведены в разделы Разное . Необходимо отметить, что некоторые параметры (плотность, теплота испарения, теплоемкость) отражены также в таблицах термодинамических свойств. [c.4]

Это связано с тем, что вблизи вершин трещин или надрезов напряженное состояние близко к равномерному трехосному растяжению. Хрупкое разрушение в обычных ковких металлах всегда сопровождается небольшой пластической деформацией в тонком слое у поверхности разрушения. Поэтому упругая энергия тела при разрушении подобных материалов идет не только на образование поверхностной энергии, но и на работу, затрачиваемую на образование пластических деформаций в приповерхностном слое трещины. По оценкам Орована, например, для железа последняя величина больше в 10 раз величины энергии поверхностного натяжения, и последней можно пренебречь. Для высокоуглеродистой стали обе величины сравнимы. [c.382]

Здесь 5 — сопротивление на срез единичного мостика Р — эффективное напряжение на контакте Wab—энергия адгезионной связи 0 — угол наклона единичной неровности г — средний радиус пятна контакта. Это уравнение переходит в уравнение, предложенное Ф. П. Боуденом и Д. Тэйбором, когда угол ё велик. Для гладких поверхностей, когда адгезия проявляется особенно интенсивно, поверхностная энергия оказывает существенное влияние на величину коэффициента трения. Согласно этой теории, решающим для подбора пар трения является отношение [c.141]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...