Энергия поверхностная жидкости

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]

Как с классических позиций определяется величина свободной поверхностной энергии для жидкостей Для твердых тел [c.161]

Система, находящаяся в равновесии, занимает то из возможных для нее положений, которое соответствует минимуму энергии. Следовательно, жидкость в равновесии имеет минимальную поверхность, т. е. существуют силы, стремящиеся уменьшить последнюю. Они направлены по касательной к этой поверхности. Эти силы обнаруживаются простыми опытами и называются силами поверхностного натяжения. [c.18]

Поверхностная свободная энергия (поверхностное натяжение) на границе двух текучих фаз газ—жидкость, жидкость—жидкость вызывает поверхностный скачок давлений в фазах, пропорциональный кривизне границы [c.83]

Поверхностное натяжение жидкостей. Капиллярные явления. Молекулы жидкости, расположенные у поверхности контакта с другой жидкостью, газом или твердым телом, находятся в условиях, отличных от условий молекул, находящихся внутри некоторого объема жидкости. Внутри объема молекулы окружены со всех сторон такими же молекулами, вблизи поверхности — лишь с одной стороны, поэтому энергия поверхностных молекул отличается от энергии молекул, находящихся в объеме жидкости, на некоторую величину, называемую поверхностной энергией. Эта энергия пропорциональна площади поверхности раздела 5 [c.19]

Если произведение этих переменных умножить и поделить на р", то получим переменную, обратную числу К,,, т. е. 1/Ка. Число al dop"r) является мерой отношения работы, затраченной на образование поверхности раздела фаз (или свободной энергии поверхностного слоя), к теплоте, необходимой для испарения жидкости в количестве, соответствующем массе пара, заключенной в объеме, ограниченном созданной поверхностью [181]. Следовательно, и число Ко характеризует соотношение между теплотой испарения и свободной энергией поверхностного слоя. [c.187]

Такой ход кривых а = /(р) можно объяснить с молекулярной точки зрения. Действительно, при увеличении давления вследствие повышения температуры насыщения и удельного объема жидкости возрастает кинетическая энергия молекул и, наоборот, ослабевают силы сцепления между ними, т. е. работа выхода, а следовательно, и энергия поверхностного слоя становится меньше. Подтверждением этому служит отрицательный знак производной da/dT (для подавляющего большинства жидкостей da/d7 <0). Таким образом, с ростом давления облегчаются условия зарождения и роста паровых пузырей уменьшается критический радиус зародышей паровой фазы и соответственно растет число действующих центров парообразования. [c.190]

В процессе роста осадка металла важно учитывать свободную поверхностную энергию (поверхностное натяжение) на границах частица — электролит, частица — покрытие, покрытие — электролит. Среднее значение поверхностного натяжения на границе с жидкостями для твердых тел составляет 800—1000 мН/м. Удельная поверхностная энергия различных кристаллографических граней растущего осадка серебра колеблется в пределах 540—700 мН/м. Для расплавленных металлов эта энергия изменяется от 440 (для свинца) до 1100—1200 мН/м (для меди, золота, железа), а для слюды она значительно выше — 4000 мН/м. [c.77]

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 чистой жидкости [c.116]

Аналогичные рассуждения можно привести и при рассмотрении причин, обеспечивающих вскипание жидкости при сравнительно незначительных перегревах. В кипящей жидкости пузырьки пара обычно возникают на поверхности стенок. Это объясняется тем, что поверхностная свободная энергия жидкости по отношению к пару 01-0 гораздо меньше, чем поверхностная свободная энергия границы жидкости с твердым телом Oi.s, и, следовательно, работа отрыва жидкости от твердой стенки оказывается меньшей, чем работа, необходимая для отделения одной части жидкости от другой при той же площади. [c.36]

Вследствие действия нормальных к поверхности пузыря сил притяжения отдельные молекулы, находящиеся в поверхностном слое, втягиваются внутрь жидкости. При этом поверхность пузырька (соответственно объем) сокращается и давление в нем увеличивается против равновесного на величину Ар2 = = 2a R. Испарение в пространство с большим давлением возможно при дальнейшем повышении кинетической энергии молекул жидкости за счет перегрева ее на величину А г-Таким образом, при заданном перегреве жидкой фазы в паровой пузырек радиуса R переходит определенное число молекул и в нем поддерживается давление р = Рн + р2- При большом перегреве жидкости около центра того же радиуса R облегчаются условия зарождения парового пузырька и испарения в него жидкости. Таким образом, с увеличением перегрева жидкости частота зарождения пузырьков у центра радиуса R непрерывно возрастает. При данном перегреве жидкой фазы условия испарения в пузыри, образующиеся около центров с различным радиусом кривизны, будут неодинаковыми. [c.116]

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]

Вся трудность практического приложения теории Гриффитса состоит в определении поверхностной энергии S. Эта теория дает хорошее совпадение с экспериментом для стекла и других аморфных материалов, которые можно рассматривать как затвердевшие жидкости. В таких материалах, являющихся в обычных условиях хрупкими, развитие трещины не вызывает пластических деформаций в зоне ее острого края. Поэтому в качестве S молено принять энергию поверхностного натяжения. [c.119]

При полном сцеплении распределение смещений в более жестком материале (вольфрам) подобно картине смещений в рэлеевской волне для свободного полупространства. Особенности распределения смещений в алюминиевом полупространстве (плавное убывание и , отсутствие перемены знака ы ) делают этот график похожим на аналогичную схему для идеальной сжимаемой жидкости, находящейся в контакте с упругим телом. Вместе о тем здесь наблюдаются и существенные различия — в случае жидкости поверхностная волна локализована в относительно толстом слое жидкости, в котором переносится почти вся энергия. Из подсчета же согласно формуле (6.11) с учетом (6.2) и (6.9) количества энергии для пары алюминий — вольфрам следует, что в алюминии в случае жесткого контакта переносится лишь 7% общей энергии поверхностной волны. [c.77]

Из рассмотренных примеров следует, что значительная часть энергии поверхностной волны переносится в полупространстве с большей жесткостью. Этот результат полностью отличается от случая поверхностной волны на границе твердое тело —[[жидкость, где практически вся энергия сосредоточена в жидкости [c.79]

При электронографическом изучении плавления пленок алюминия [31, с. 90] также обнаружено, что координационное число плавно изменяется от 12 при комнатной температуре до 10,8 в точке плавления. При этом температура плавления алюминиевых пленок на 14° С ниже, чем массивных образцов. Понижение температуры плавления тонких пленок по сравнению с массивными образцами связано с возрастанием роли свободной энергии поверхности в пленках. Поверхностная энергия границы кристалл — пар больше, чем поверхностная энергия границы жидкость — пар, поэтому разность свободных энергий жидкого и твердого состояний для пленок меньше, чем разность свободных энергий жидкого и твердого состояний для массивного тела, а температура плавления ниже. [c.34]

Переход одной фазы в другую обусловлен наличием зародышей в метастабильной фазе. Работа образования зародышей кристаллизации определяется изменением свободной энергии системы при переходе жидкой фазы в твердую. Если рост зародыша связан с уменьшением свободной энергии системы, то кристалл будет увеличиваться за счет жидкости. Наоборот, если рост зародыша соответствует увеличению свободной энергии системы, то он будет плавиться. Свободная энергия системы складывается из объемной свободной энергии переохлажденной жидкости, объемной свободной энергии кристалла и свободной энергии поверхности раздела. Для системы с огромным числом атомов в объеме поверхностные эффекты играют весьма малую роль по сравнению с объемными. В зародыше же количество атомов мало и эффекты, связанные с образованием поверхности раздела, приобретают существенное значение, в связи с чем работа образования зародыша сильно зависит от поверхностного натяжения на границе жидкость—кристалл. Если привести в соприкосновение твердую и жидкую фазы при температуре кристаллизации, то обе фазы будут находиться в динамическом равновесии. [c.56]

Поверхностное натяжение жидких металлов много выше поверхностного натяжения неметаллических неэлектролитов или расплавленных солей. В нескольких работах пытались с небольшим успехом объяснить. это с помощью теории металлов [501—503]. Причина неуспеха— очень скудные и разноречивые знания природы и имеющиеся в распоряжении экспериментальные данные. Главное значение этих работ в том, что они указывают на важность атомного поверхностного натяжения жидкостей — величины, зависящей от поверхностного натяжения и площади, занятой грамм-атомом или грамм-молекулой, расположенной в виде одноатомного слоя. На основе этого критерия атомную поверхностную энергию металлов можно считать почти равной энергии диэлектрических жидкостей. Однако некоторые разногласия несомненно возникают из-за допущения [501], что энергия взаимодействия и, следовательно, расстояние между атомами на поверхности такие же, как в объеме жидкости [502]. Похоже, что для свойств объема жидкости многого нельзя получить из измерений поверхностной энергии. [c.151]

Появление трещины сопровождается образованием у пластины новой поверхности — поверхности трещины, площадь которой равна 2 2U. Двойка здесь учитывает, что трещина имеет две стороны. Так же, как и жидкости, твердые тела обладают поверхностным натяжением. Поэтому для образования новой поверхности необходимо затратить энергию, равную энергии поверхностного натяжения этой поверхности. Пусть 7 — энергия поверхностного натяжения, приходящаяся на единицу площади поверхности. Тогда [c.365]

Поверхностное натяжение , удельная поверхностная энергия. Поверхностным натяжением а называют величину, равную отношению силы AF, действующей иа участок контура поверхности жидкости, к длине А/ этого участка [c.62]

Чтобы составить уравнение баланса энергии в движущихся жидкости или газе, вспомним общий закон сохранения энергии, который в применении к движущемуся индивидуальному объему можно формулировать так изменение полной энергии объема жидкости или газа за бесконечно малый промежуток времени равно сумме элементарных работ внешних массовых и поверхностных сил, приложенных к выделенному объему и его поверхности, сложенной с элементарным количеством тепла, подведенным извне к объему за тот же промежуток времени. [c.101]

Для твердых тел существует принципиальное отличие между поверхностным натяжением и удельной поверхностной энергией. Поверхностное натяжение опреде.ляется работой, затрачиваемой на растяжение поверхности. В то же время удельная поверхностная энергия характеризуется работой, которую необходимо затратить на образование единицы площади поверхности новой фазы. Для чистой жидкости эти два процесса — растяжение и образование — неразличимы. Поэтому поверхностное натяжение жидкости и удельная поверхностная энергия являются синонимами. Когда речь идет о твердом теле, то растяжение поверхности неравноценно образованию новой поверхности. Для твердых тел следует разграничивать понятия поверхностное натяжение и удельная поверхностная энергия. Это разграничение будет рассмотрено в гл. III (см. с. 110). [c.33]

В процессе роста металла важно учитывать свободную поверхностную энергию (поверхностное натяжение) на границах частица — электролит, частица— покрытие, покрытие — электролит. Среднее значение поверхностного натяжения на границе с жидкостями для твердых тел равно 800— [c.44]

Закон сохранения энергии изменение во времени полной энергии объема жидкости равно сумме работ массовых поверхностных сил, приложенных к этому объему, и количеству теплоты, подведенной извне в единицу времени. [c.189]

Полученное равенство можно рассматривать как первый интеграл уравнений Эйлера, справедливый в случае стационарного движения при наличии функции давлений, представляющей потенциал объемного действия поверхностных сил, и потенциала объемных сил. Этот интеграл, выведенный путем скалярного умножения обеих частей уравнений (10) на вектор скорости V, может трактоваться как интеграл живых сил, или интеграл кинетической энергии уравнений движения центра инерции элементарного объема жидкости (интеграл Бернулли). Его не следует отождествлять с законом сохранения полной механической энергии движущейся жидкости, а функцию В трехчлен Бернулли —с отнесенной к единице массы полной механической энергией. [c.116]

Помимо температурных условий, значительное влияние на смачивание оказывает соотношение свободных поверхностных энергий (поверхностных натяжений) контактирующих фаз твердое тело — жидкость—газ. Межфазные натяжения (ст г. с тж> тг) связаны между собой тремя условиями равновесия, представленными схематически на рис. 100 [78]. [c.174]

В результате избыточной поверхностной энергии поверхностный слой металла обладает большой активностью. Это проявляется в том, что при взаимодействии ненасыщенных силовых полей твердого тела с силовыми полями молекул газа, движущихся к твердой поверхности, или жидкости, соприкасающейся с твердым телом, поверхность последнего покрывается пленкой веществ, содержащихся в окружаю1цей среде. Явление образования на (юверхности твердого тела тончайших пленок газов, паров или растворенн1,1Х веществ либо поглощения этих веществ поверхностью тела называют адсорбцией. [c.54]

Естественная (свободная) конвекция возникает под действием неоднородного поля внешних массовых сил (сил гравитационного, инерционного, магнитного или электрического поля), приложенных к частицам жидкости внутри системы. Вьшужзенная конвекция возникает под действием внешних поверхностных сил, приложенных на границах системы, или под действием однородного поля массовых сил, действующих в жидкости внут]ти системы. Вынужденная конвекция может осуществляться также за счет запаса кинетической энергии, полученной жидкостью вне рассматриваемой системы. [c.94]

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]

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]

Проведённый анализ взаимодействия упругих тел с учётом их поверхностной энергии или поверхностной энергии плёнок жидкости, покрывающих тела, показал, что зависимость нагрузки от изменения расстояния между телами является неоднозначной в случае адгезии сухих поверхностей при любых значениях определяющих параметров задачи, а в случае капиллярной адгезии -в некотором интервале их изменения. В силу этой неоднознач- [c.127]

Поверхность жидкости, соприкасающаяся с друг,ой средой, находится в особых условиях по сравнению с остальной массой жидкости, так как силы, действующие на молекулы поверхностного слоя, не уравновешены. Молекулы поверхностного слоя имеют избыточную потенциальную (Ьвободную) энергию. Поверхностные явления определяют механизм процессов испарения, конденсации, адсорбции, растворения в жидкости газов и других жидкостей, кипения, кавитации, коррозии. [c.21]

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]

Условия существования молекул поверхностного слоя отличаются от тех, в которых находятся молекулы внутренних слоев. Поэтому свойства поверхности отличаются от свойств внутренних слоев вещества. Особенности свойств поверхностных слоев вещества проявляются на любой поверхности раздела фаз, но особенно сильно — в системе жидкость — газ , слабее — на границе двух несмешивающихся жидкостей, а также в системе твердое тело-жидкость , еще слабее — на границе раздела твердых тел. Проявление этих свойств есть результат наличия на поверхности раздела фаз определенной энергии — поверхностной энергии, или энергии поверхностного натяжения. Под действием этой энергии капля жидкости, предоставленная самой себе, принимает форму шара, при которой ее поверхность для данного объема будет наименьшей. В этом случае жидкость можно представить как бы заключенной в упругую растянутую резиновую пленку, стремящуюся ее сжать, хотя в действителыюсти такой пленки нет. [c.190]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...