Энергия поверхностного натяжения

Поверхностно-активные вещества (ПАВ) - вещества, способные накапливаться на поверхности соприкосновения двух тел (сред, фаз), понижая ее свободную энергию (поверхностное натяжение). Важнейшие ПАВ - водорастворимые органические соединения, молекулы которых состоят из двух частей полярной (гидрофильной) и неполярной (гидрофобной). ПАВ применяют в промышленности (например, при флотации), они входят в состав моющих средств, лаков и красок, пищевых продуктов. [c.152]

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]

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]

Дислокации способствуют кристаллизации жидкой фазы. Действительно, вышедшие на поверхность кристаллического зародыша дислокации обусловливают уменьшение энергии поверхностного натяжения и играют роль центров кристаллизации. Наибольшее влияние оказывают винтовые дислокации, на ступенях которых происходит отложение молекул. Так как геометрия при этом не меняется, процесс отложения продолжается сколь угодно долго. [c.392]

Если давать строгое определение, то ПАВ — это вещества, способные адсорбироваться на границе раздела фаз и понижать вследствие этого поверхностную энергию (поверхностное натяжение). [c.20]

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]

В пластине без трещины энергии поверхностного натяжения нет вовсе. В пластине же с трещинок она имеется и равна [c.577]

Пульсации давления возникают под влиянием относительного движения внещней среды и тем интенсивнее, чем больше его кинетическая энергия. Поверхностное натяжение и вязкость струи препятствуют ее распаду. Вязкость внешней среды тормозит течение струи. [c.217]

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]

Процесс амальгамации состоит из двух последовательных стадий 1) смачивание золота ртутью 2) диффузия (взаимодействие) ртути в золото. Определяющей является первая стадия — смачивание золота ртутью. Чем лучше смачивание, тем выше показатели амальгамации. Поскольку амальгамацию проводят в водной среде, то в смачивании золота ртутью участвуют три фазы — золото, ртуть п вода.-Известно, что граница раздела двух фаз обладает свободной поверхностной энергией (поверхностным натяжением), величина которой определяется природой соприкасающихся фаз. Чем больше различие в полярности соприкасающихся фаз, тем выше поверхностная энергия. Мерой полярности фазы могут служить такие ее свойства, как [c.58]

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]

Поверхностное натяжение, удельная поверхностная энергия — отношение силы поверхностного натяжения dF к длине участка контура dl, нормально к которому она действует, или, что то же самое, поверхностная плотность энергии поверхностного натяжения [c.33]

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]

При пластическом деформировании энергия необратимо рассеивается. В этом она подобна энергии поверхностного натяжения, необходимой для образования новой поверхности трещины. [c.366]

AG" — изменение энергии поверхностного натяжения. Величина свободной энергии в системе должна быть минимальной. [c.314]

Очевидно, что при изменении формы ядра меняются только два члена член, определяющий энергию поверхностного натяжения а = ВА и член, определяющий энергию кулоновско- [c.211]

Мерой способности ядер к делению может служить отношение энергии кулоновского отталкивания протонов, стремящегося разорвать каплю, и энергии поверхностного натяжения, противодействующего растеканию ядерной капли [c.211]

Энергия поверхностного натяжения, освобождающаяся при разрыве паровых пузырьков за то же время, составляет [c.283]

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]

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]

Свободная энергия, поверхностное натяжение и смачиваемость [c.113]

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]

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]

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]

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]

Заметное формирование спекшегося керамического фарфоро-фаянсового черепка, т. е. образование основного количества жидкой и кристаллической фаз, обусловливающих полное его спекание и все физико-химические свойства, начинается выше 1050° С. Влияние жидкой фазы на образование черепка проявляется в двух направлениях. Во-первых, она благодаря энергии поверхностного натяжения сближает частицы твердых фаз, что является основным механизмом жидкостного спекания. Во-вторых, она растворяет частицы минералов и способствует выделению из расплава новых более устойчивых кристаллических фаз. Образовавшийся расплав растворяет продукты распада глинистого вещества. При насыщении расплава из него выделяется кристаллическая фаза — муллит, после чего расплав вновь способен растворять некоторое количество продуктов распада с последующим выделением муллита. Этот процесс усложняется тем, что состав жидкой фазы не остается неизменным, а медленно и притом неравномерно обогащается тугоплавкими компонентами, в результате чего она становится более вязкой и менее реакционноспособной. В частности, в фарфоре вокруг зерен кварца жидкая фаза становится более кислой за счет насыщения кремнеземом, а в местах соприкосновения с глинистым веществом она насыщается продуктами его распада. Такая разнородность состава жидкой фазы свидетельствует о ее высокой вязкости, а в высоковязком расплаве процессы растворения протекают медленно. Источником образования муллита является глинистое вещество, в основном каолин. [c.362]

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]

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]

Меньшее значение при первичной кристаллизации из жидкого состояния имеют зародыши, образующиеся самопроизвольно. Однако при вторичной кристаллизации, т. е. перекристаллизации в твердом состоянии, они играют значительную роль. Самопроизвольное зарождение мельчайших кристалликов происходит гораздо труднее и требует значительного переохлаждения. Критические размеры образовавшихся кристалликов должны обеспечить не только меньтхгий, чем у основного металла, запас свободной энергии, но и преодолеть собственную энергию поверхностного натяжения. В случае же вторичной кристаллизации вновь образовавцшеся [c.37]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...