Поверхностное натяжение теории

Влияние турбулентности на дробление струи жидкости исследовано в работе [539]. Показано, что турбулентность способствует укорачиванию струи до начала ее распыления. В ряде работ [539— 541] изучено влияние запаздывания измельчения струи по времени на устойчивость горения и выполнены основные эксперименты. Теория распыления тонких слоев жидкости, получаемых с помощью тангенциальных сопел, рассмотрена в работе [895]. Критерий устойчивости получен из условия баланса сил межфазного поверхностного натяжения и аэродинамических сил. [c.145]

А. ТЕОРИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ [c.729]

Г. Лондон [85] впервые отметил, что малые образцы должны иметь большие критические поля, чем массивные. Позднее Лауэ [86] развил более полную теорию явления. Однако указанные авторы пользовались критерием перехода, существенно отличным от данного нами выше. Они предполагали, что разрушение сверхпроводимости происходит в результате постепенного движения границы между нормальной и сверхпроводящей фазами от поверхпости образца внутрь. При этом они пренебрегали шириной переходной зоны н поверхностным натяжением ). Критерий устойчивости границы раздела в этом случае может быть выражен через критическую плотность тока, которая не дoJ[жнa быть превышена. [c.745]

Возмущенные значения скорости и давления также пропорциональны множителю Q p ikx - /со О- Описание возмущенного движения осуществляется на основе полных уравнений Навье—Стокса при сохранении во всех соотношениях тех членов, в которые возмущенные величины входят лишь в первой степени (отсюда название линейная теория ). С точностью до линейных по возмущениям величин записываются и граничные условия на стенке и свободной поверхности пленки. Последние учитывают действие силы поверхностного натяжения (из-за искривления поверхности). Предполагается также, что трение на свободной поверхности пленки равно нулю. Линейная теория описывает полностью (с точностью до абсолютного значения амплитуд возмущенных величин) возникающее движение и позволяет установить значение частот со при известных волновых числах к и остальных параметрах задачи. Исследование этой зависимости и составляет центральную задачу линейной теории устойчивости. [c.166]

Экспериментальные наблюдения показывают, что при движении в маловязких жидкостях газовые пузыри, объем которых превышает 50 см , дробятся, распадаясь на более мелкие устойчивые пузырьки. Теории дробления газовых пузырьков не суш,ествует. Имеюш,иеся в этой области теоретические исследования показывают, что при безотрывном обтекании поверхность газовых пузырей сохраняет устойчивость. Этот вывод находится в хорошем соответствии с опытами, ибо сферические и эллипсоидальные пузыри, большая часть поверхности которых обтекается без отрыва потока, действительно не подвержены дроблению. В той области размеров пузырей, где происходит перестройка их формы от эллипсоидальной к сферическому сегменту (область 4, рис. 5.6), всплывание пузырей, как уже отмечалось, сопровождается пульсациями формы и траектории движения. Но пузыри в этой области размеров, как правило, не дробятся из-за стабилизирующего действия сил поверхностного натяжения, ибо кривизна поверхности таких пузырьков еще не слишком мала. [c.224]

Научное творчество Гука охватывает многие разделы естествознания. Изучая давление воздуха, разработал теорию капиллярности и поверхностного натяжения жидкости. Занимался теорией планетарных движений, высказал идею закона всемирного тяготения, предвосхитив чтим во многих чертах небесную механику И. Ньютона. В 1678 г. открыл закон пропорциональности между силой, приложенной к упругому телу, и его деформацией. Это линейное соотношение между силой и деформацией известно как закон Гука — фундаментальный закон, на котором получила свое дальнейшее развитие наука о сопротивлении материалов. [c.195]

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]

Теория ветровых волн показывает, что скорость их перемещения (скорость с) в общем случае зависит а) от ускорения силы тяжести и б) от физических свойств жидкости (от так называемого поверхностного натяжения). При этом оказывается, что в частном случае достаточно больших ветровых волн зави-W I [c.612]

Ставя, однако, своей целью получение соотношений, справедливых для более широкого класса металлов, мы исходим прежде всего из того, что использование переменной Т /Тпл во многих случаях позволило получить соотношения, имеющие большую общность. Так, в работе [120] приведен ряд закономерностей поведения коэффициентов температуропроводности, поверхностного натяжения, теплоемкости и вязкости жидких металлов. На основе рассмотрения зависимости Ср от Т /Тпл в работе [44] установлена близость кривых для разных представителей группы твердых тугоплавких металлов, а также для щелочных и некоторых легкоплавких металлов в жидком состоянии. Рассмотрим теперь некоторые случаи применения теории термодинамического подобия к анализу свойств жидких металлов. [c.22]

Теория Релея долгое время имела щирокое распространение при объяснении природы кавитационной эрозии. До последнего времени публикуются работы, авторы которых пытаются уточнить ее отдельные положения или решить задачу, отказавшись от некоторых допущений Релея. Например, в 1[Л. 88] рассмотрена задача о схлопывании сферической пустой каверны с учетом сжимаемости воды, но без учета сил вязкости и поверхностного натяжения. В статье [Л. 89] решена задача о схлопывании сферического пузырька, заполненного паром, с учетом теплопроводности и конденсации пара на границе пузырька с жидкостью. Полученное решение в пределе (когда давление пара в пузырьке предполагается равным нулю) сводится к решению Релея. [c.56]

К. Вебер [Л. 11] аналитически определил условия распада и длину сплошной части струи вязкой жидкости, также применив к этому случаю теорию малых колебаний. Для струи жидкости, обладающей вязкостью jj., коэффициентом поверхностного натяжения а и плотностью р, вытекающей из круглого отверстия радиуса Rq в спутный поток невязкого газа плотности Рг с относительной скоростью W, которая значительно меньше скорости звука, было получено следующее уравнение зависимости инкремента колебания от волнового числа I [c.6]

Подобные данные дает теория Г. Н. Абрамовича [Л. 2], рассматривающая движение идеальной жидкости в камере завихрения центробежной форсунки. Эта теория может быть успешно использована и для описания движения реальной вязкой жидкости, так как поправки зависят, в свою очередь, от соотношения между силами вязкости, инерционными силами и силами поверхностного натяжения, т. е. в конечном счете от критериев, характеризующих распыливание жидкости. [c.50]

Из теории фазовых превращений известно, что на процесс конденсации сильное влияние оказывают переохлаждение и поверхностное натяжение. Действительно, выразим из уравнения [c.148]

В настоящее время на основании ряда работ [1, 29, 44, 63] создана теория, описывающая свойства пленок на поверхностях, адсорбции, поверхностного натяжения и электрических явлений на границе раздела между жидкостью и паром или газом. [c.134]

Теория Ван-дер-Ваальса устанавливает связь между коэфициентами а VI Ь я параметрами критического состояния. Параметры критического состояния ртути известны = 1400°С, 1000 am, 0,2 лЫг. Не представляет труда вычислить молекулярное давление ртути К. Имеется возможность установить связь между различными молекулярными свойствами ртути. Поверхностное натяжение о на границе с постоянной средой связано с внутренним давлением К уравнением [c.82]

Примеры. Р. пространственно однородной системы при изменении У её объёма равна бТР = рйУ (р — давление при наличии касательных напряжений выражение для бЖ составляется в соответствии с правилами теории упругости). Для поверхностной плёнки бТР = —сг 2 (сг — коэф. поверхностного натяжения,. 2 — площадь поверхности раздела фаз). Для гальва-нич. элемента б1У = — аде элемента, йд — про- [c.193]

Ряд простейших теорий [Л. 30, 93, 112, 139] основывается на том, что распад струи рассматривается как следствие нарушения равновесия свободной поверхности под действием сил поверхностного натяжения. Касательные напряжения на поверхности струи предполагаются при этом равными нулю. Возникшие в струе незначительные возмущения приводят к образованию волн с самопроизвольно увеличивающейся амплитудой. Этот процесс является ускоряющимся вследствие дополнительных возмущений, создаваемых относительным движением жидкости и газа. Уравнения неразрывности, движения и граничные условия, записанные через соответствующие пульсационные составляющие скорости и давления, могут быть в этом случае представлены в цилиндрической системе координат в следующем виде [c.243]

Термодинамика не дает возможности связать величину сг с другими термодинамическими свойствами, и в настоящее время строгой теории температурной зависимости поверхностного натяжения не существует. Поэтому все существующие формулы для зависимости поверхностного натяжения от температуры являются эмпирическими или полуэмпирическими. [c.140]

Многие авторы предполагают, что сокраш ение параметров решетки наночастиц является следствием избыточного давления Лапласа Ар = 2а/ , создаваемого поверхностным натяжением а. Согласно теории упругости, относительное изменение объема [c.75]

В объяснении причин, вызываюпщх смачивание твердых тел жидкостями, как и вообще в вопросе конкретизации общей термодинамической концепции явлений поверхностного натяжения, теория Лангмюира представляет огромный шаг вперед однако понятие сродство остается еще достаточно отвлеченным, чтобы можно былo говорить о ясной физической картине явления и силах, его вызывающих. [c.27]

Теоретические указания состоят в том, что в надкритической области вблизи нр лишь эта структура оказывается устойчивой по отноигеиию к малым возмущениям трехмерные же призматические структуры оказываются неустойчивыми. Экспериментальные результаты существенно зависят от условий опыта (в том числе от формы и размеров боковых стенок сосуда) п не однозначны. Наблюдавшаяся в ряде случаев трехмерная гексагональная структура связана, по-видимому, с влиянием поверхностного натяжения на верхней свободной поверхности, и с температурной зависимостью вязкости жидкости (в изложенной теориии вязкость v рассматривалась, конечно, как постоянная). [c.317]

Существующие теории поверхностного натяжения на границе между фазами базируются на двухжидкостной модели и на концепции параметра упорядочения, связанного с эффективной концентрацией электронов сверхпроводимости п . Предполагается, что параметр упорядочения меняется непрерывно от своего равновесного, зависящего от температуры значения в сверхпроводящей фазе до значения, равного нулю, в нормальной фазе. Ширина переходной области равна по порядку величины Д. Гинзбург и Ландау [72] предложили феноменологическое обобщение уравнений Лондона, учитывающее пространственное изменение параметра упорядоче- [c.731]

Наиболее надежные экспериментальные значения А были, по-видимомз , получены при исследовании структуры промежуточного состояния пластинки, помепденноп в поле, перпендикулярное ее поверхностп. Согласно теории Ландау, которая будет рассмотрена в п. 32, ширина доменов зависит от поверхностного натяжения и размеров образца. Измерения на олове, выполненные таким способом Шавловым [78] и Льюисом, дали хорошее согласие с теоретическими значениями, приведенными в табл. 3, и с предсказанным теорией температурным ходом. Однако аналогичные измерения, выполненные на ванадии, обнаружили аномально большую величину поверхностного натяжения. [c.739]

Абрикосов [81] расширил эту концепцию и использовал ее для объяснения результатов Заварицкого ) по неотожженным пленкам олова и таллия. Он предположил, что при наличии отрицательного поверхностного натяжения сверхпроводящие области могут существовать и в полях, превышающих критическое //кр.. Тогда для тонких пленок и при больших значениях S сверхпроводимость будет полностью разрушаться лишь в полях, больших 25Янр., которые превосходят Я,,р., если 5> 2- Согласно теории Гинзбурга и Ландау, при поверхностное натяжение становится отри- [c.743]

При движении границы внутр]> образца эффективная толщина пленки а улюньшается, так что для разрушения сверхпроводимости требуются все большие и большие поля. Поэтому сверхпроводящее ядро сохранялось бы независимо от величины магнитного поля, что противоречит опыту. Основная трудность в этой теории связана с пренебрежением поверхностным натяжением. Можно показать (см. [13], стр. 136), что если А > О, то обра-шпание такой границы будет энергетически невыгодным и переход про-илойдет скачком ). [c.746]

Благодаря работе [20] оказывается возможным связать с микроскопическими параметрами сверхпроводника величину поверхностного натяжения между нормальной и сверхпроводящей фазами. Кроме того, работа Л. П. Гор1з-. кова [19] дает микроскопическое обоснование рассмотрения магнитных свойств сверхпроводящих сплавов, проведенное ранее одним пз авторов настоящей работы [22] на основании теории [21]. [c.916]

В течение последних 20 лет известные успехи были достигнуты в численном моделировании волн конечной амплитуды (нелинейная теория). Линейная теория способна ответить только на вопрос о границе устойчивого и неустойчивого состояний и не может предсказать реальную форму волн и их эволюцию во времени. Экспоненциальный рост амплитуды волн при возникновении неустойчивости, предсказываемый линейной теорией, сам по себе предполагает, что эта теория выходит за пределы своих возможностей, как только такой рост начинается. В реальном процессе восстанавливающие силы (поверхностного натяжения, инерции, массовые) быстро нарастают с увеличением амплитуды волн, которая всегда остается конечной в гравитационных пленках. На основании численных исследований в рамках нелинейной теории были получены некоторые практически полезные результаты [43], однако они, как правило, не могут быть представлены в виде прость(х аналитических соотношений основные тенденции, следующие из численных решений, описываются обычно качественно. В частности, важный качественный вывод делается Холпановым и Шкадовым [43] в отношении влияния трения со стороны газового потока (т " ) на форму волновой поверхности жидкой пленки. Оказывается, начиная с некоторого значения т" (при заданном расходе жидкости Fq), увеличение касательного напряжения приводит к уменьшению амплитуды волн, чего никак нельзя было бы предположить на основе анализа в рамках линейной теории Кельвина—Гельмгольца. [c.171]

Так называемая линейная механика разрушения приписывает физически невозможной сингулярности реальный смысл. Подобная ситуация для механики сплошной среды не столь уж необычна, достаточно вспомнить, например, вихревые нити с нулевым поперечным сечением п конечной циркуляцией. Как оказывается, работа продвижения трещины, которая совершается либо в результате увеличения внешних сил, либо за счет уменьшения упругой энергип тела при увеличении размера трещины, непосредственно выражается через коэффициент при сингулярном члене в формуле для напряжений. Этот коэффициент называется коэффициентом интенсивности и играет для всей теории фундаментальную роль. Работа продвижения трещины может быть связана с преодолением сил поверхностного натяжения (концепция Гриффитса), с работой пластической деформации в малой области, примыкающей к концу трещины, либо с чем-нибудь еще. Важно при этом одно размеры той области, где соотношения линейной теории упругости так или иначе нарушаются, должна быть весьма малой. Тогда способность трещины к дальнейшему продвижению определяется единственной характеристикой — ра-бс.той на единицу длины пути, илп критическим коэффициентом интенсивности. [c.9]

Формула (30.26) впервые была аналитически выведена Нуссельтом без применения теории подобия. По Нуссельту, для вертикальной трубы С = 0,94. Расчет по формуле Нуссельта давал для а несколько заниженное значение. Как показал акад. П. Л. Капица, движение пленки имеет волновой характер (в связи с действием сил поверхностного натяжения). Теплопроводность такой пленки на 21% больше, чем ламинарной. Поэтому коэффгщиепт следует принимать С — = 0,94 1,21-1,13. [c.369]

Доведенных до конца решений задачи о расиаде струи пока не имеется. Однако довольно далеко идущая ее разработка сделана в работах Релея, Вебера, Петрова, Калининой и других исследователей. В основу этой теории положено представление о распаде струи как следствии нарушения равновесия свободной поверхности жидкости под действием сил поверхностного натяжения. Незначительные начальные возмущения приводят к образованию волн с самопроизвольно увеличивающейся амплитудой, причем процесс ускоряется вследствие дополнительных возмущений, создаваемых относительным движением жидкости и газа. [c.226]

Для расчета интенсивности теплообмена при кипении на теплоотдающих поверхностях с пористыми покрытиями предложен ряд < )ормул, полученных либо теоретическим путем, либо на основе теории подобия. Из формул первого типа можно отметить полуэмпири-ческие зависимости авторов [130, 146], при выводе которых использованы весьма сходные между собой физические модели, В обоих случаях стенки капиллярных каналов рассматриваются в виде ре- бер, на поверхности которых испаряется пленка жидкости. Жидкость подсасывается в капилляры под действием сил поверхностного натяжения. Эти формулы качественно правильно отражают закономерности рассматриваемого явления, однако рассчитать по ним интенсивность теплообмена достаточно сложно. Это связано с трудностями, взоннкающими при определении эффективной теплопроводности пористого слоя Яэф. Авторы [130, 146], сопоставляя полученные ими формулы с опытными данными, не приводят зависимости, использованные для расчета Хэф в тех или иных конкретных условиях проведения опытов. Меледу тем очевидно, что значение 1эф зависит как от характера пористого покрытия, так и от технологии его нанесения. Этим, по-видимому, объясняется, что эмпирические коэффициенты формул авторов [130, 146], подобранные на сновании опытов одного исследователя, оказываются неприемлемыми при обобщении опытных данных других исследователей. [c.224]

В таком поверхностном слое, связанном с промежуточной фазой, атомы твердого тела находятся в возбужденном состоянии так как даже в отсутствие внешних механических воздействий на межфазные поверхностные слои влияет поверхностное натяже ние. Однако вследствие симметрии поверхностного слоя обобщен ное уравнение Ван-дер-Ваальса, описывающее гетерогенное равно весие, не содержит членов, характеризующих поверхностный слой и, следовательно, можно использовать выводы теории гетероген ных систем, полученные без учета поверхностного натяжения Растворение металлов в электролитах вполне соответствует мо дельной схеме Гуггенгейма, поскольку, например, растворение железа проходит через стадию образования промежуточных гидро-закисных соединений железа, с которыми твердая фаза находится [c.23]

Ирвин и Орован ввели в теорию, вместо имеющейся у Гриффитса V — плотности энергии, соответствующей силам поверхностного натяжения, величину Уафф — эффективную плотность поверхностной [c.578]

Если исходить только из крупности капель, то согласно теории распыливания пределы качественного регулирования могут быть расширены за счет более высокого подогрева мазута. Действительно, если учесть, что поверхностное натяжение и плотность мало меняются с температурой, можно путем несложных преобразований уравнений (5-3) и (5-5) показать, что при одинаковом качестве распыливания (t/= onst) [c.176]

Сделанные выводы имеют качественный характер. Для различных видов растворов в настоящее время нет строгой количественной теории, которая позволяла бы рассчитывать изменение поверхностного натяжения в зависимости от наличия примеси и устанавливала бы количественную связь с другими физико-химическими параметрами. Отсутствует также метод, позволяющий достаточно просто и надежно рассчитать состав поверхностного слоя в многокомпонентных системах для условий, когда комионент распределен между двумя фазами. [c.10]

Теория теплообмена горизонтальных мелкооребренных труб с учетом сил поверхностного натяжения приводится в [3-15]. Из работ, посвященных изучению теплоотдачи ребристых труб, можно назвать [3-4, 3-7, 3-24, 3-28, 3-37, 3-38]. В указанных работах приводится дополнительная литература. [c.70]

Для проверки этих обстоятельств Фукс [110] поставил опыты по конденсации паров воды и ртути на поверхностях различной смачиваемости. В качестве абсолютно смачиваемого тела служила свеже-расколотап слюда. В этом случае, в полном согласии с теорией, конденсация пара из паро-воздушной смеси начиналась точно в точке росы. При этом на поверхности охлаждения образовывалась сплошная пленка конденсата. Однако, как только поверхность начинала загрязняться, пленка разрывалась и появлялись капли. Многочисленные опыты по конденсации водяного и ртутного паров на несмачиваемой поверхности (парафин) показали, что этот процесс начинается при переохлаждении относительно точки росы в ядре паро-воздушной смеси порядка 0,1 — 0,2 С. Опыт показывает, что величина перегрева, возникающего вследствие действия сил поверхностного натяжения в кипящей жидкости, имеет этот же порядок, а [c.8]

Изложенная выше гидродинамическая теория возникновения первого кризиса в механизме кипения жидкости привела к формуле [10. 14], показывающей, что в случае свободной конвекции жидкости, догре-той во всей своей массе до температуры насыщения, величина критической плотности теплового потока зависит только от скрытой теплоты парообразования, объемных весов пара и жидкости и коэффициента поверхностного натяжения. [c.113]

Для построения термодинамич. теории, к-рая учитывала бы и поверхностные явления, в вариациях П. т. следует учесть члены, пропорциональные вариации поверхности соприкасающихся фаа. Эти члены пропор-цнональны поверхностному натяжению а, К-рое имеет смысл вариац. производной любого из П. т. по поверхности. [c.91]

В. Я. Шкадов [146], уточнив решение П. Л. Капицы, показал, что в области малых расходов орошения а заметно снижается (см. рис. 1,6). В ходе дальнейшего совершенствования теории вопроса В. П. Воротилин и другие [19, 72] установили, что амплитуда волн при свободном стекании жидкости зависит от числа Вебера пленки (рис. 5), т. е. фактически от величины поверхностного натяжения. [c.195]

Современная теория жидкости еще не позволяет дать аналитическую зависимость поверхностного натяжения от основных параметров термодинамического состояния, и поэтому обычно для расчета используются различные полуэмяирические и эмпирические формулы. [c.200]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...