Термодинамика поверхностного слояСтатьи / Термодинамика поверхностного слояСтраница 4
Для малых и средних концентраций поверхностно-активных веществ (ПАВ) при описании зависимости = f(c) используется уравнение Шишковского:
,
где s0 – поверхностное натяжение растворителя (Н/м);
c – концентрация поверхностно-активного вещества (ПАВ);
А, b – константы, данные в справочнике.
Уравнение Гиббса-Гельмгольца для поверхностной энергии. Полная поверхностная энергия
Запишем известное из термодинамики выражение внутренней энергии для поверхности.
Us =
Gs + T
SS - уравнение полной поверхностной энергии.
В этом уравнении qs = TDS - теплота образования единицы поверхности в обратимом процессе. Она равна количеству теплоты, которую необходимо подвести к системе, чтобы увеличить ее поверхность на единицу при T=const. Из уравнений фазы при постоянстве всех параметров, кроме температуры, имеем:
dGs = - SsdT,.
Подставляя эти значения в уравнение полной поверхностной энергии, получаем:
- уравнение Гиббса - Гельмгольца для поверхности.
Оно связывает полную поверхностную энергию с энергией Гиббса (поверхностное натяжение).
Для гетерогенной системы изменение внутренней энергии, исходя из I и II начал термодинамики:
dU =TdS – pdV +dS +
idni +jdq,
где dU - изменение внутренней энергии;
dS - изменение энтропии;
dV - изменение объема;
Т – температура;
Р – давление;
- поверхностное натяжение;
n - число молей компонента;
dq - изменение электрического заряда;
- химический потенциал компонентов;
- электрический потенциал компонентов;
S - межфазная поверхность.
При S, V, n, q=const уравнение примет вид: dU =dS
,
т.е. - это изменение энтропии на единицу площади.
Из уравнений видно , т.е. подтверждается, что при увеличении температуры поверхностное натяжение снижается. Если сопоставить изменение
, qs,
Us от температуры, получим рис. 2.1.2.3. Из графика видно, что величина DUs для индивидуального вещества величина практически постоянная т.е. DUs не зависит от температуры. Для расчета зависимости
= f(T) используются эмпирические и полуэмпирические зависимости - метод парохор, формула Этвеша.
В случае твердых фаз процесс образования новой поверхности носит необратимый характер и (поверхностное натяжение) можно изменить только косвенным путем, например, путем расчета. Мерой количественного выражения свободной энергии является f или G. В соответствии со вторым законом термодинамики для самопроизвольных процессов,
Возможны два варианта:
1.2.
Отсюда следует, что в дисперсных системах в самопроизвольных процессах поверхность (а, следовательно, и поверхностное натяжение) уменьшается.
Смотрите также
Молибден (Molybdaenum), Mo
Открыт в 1778 году шведским химиком Карлом Шееле, который прокаливая молибденовую кислоту, получил оксид МоО3. В металлическом состоянии впервые получен П. Гьельмом в 1782 г. восстановлением оксида уг ...
Радон (Radonum), Rn
Радон - радиоактивный химический элемент VIII группы периодической системы Менделеева; атомный номер 86, относится к инертным газам. Три a-радиоактивных изотопа Р. встречаются в природе как члены есте ...
Микроэмульсии для очистки от масел и загрязнений иной природы
...