Презентация "Поверхностные явления" по физике – проект, доклад

Поверхностные явления

Поверхностное натяжение Физический смысл поверхностного натяжения

рМ – внутримолекулярное давление

Энергетическое определение поверхностного натяжения Поверхностное натяжение (σ) – работа обратимого изотермического процесса, затраченная на образование единицы площади поверхности раздела фаз:

Термодинамическое определение поверхностного натяжения

Поверхностное натяжение - частная производная от любого термодинамического потенциала по площади межфазной поверхности при постоянных соответствующих параметрах.

Единицы измерения Энергетическая – Дж/м2, силовая – Н/м. Для воды при 293 К:

СИ: Дж/м2 = Н∙м/м2 =Н/м

Влияние различных факторов на величину поверхностного натяжения Химическая природа вещества

* - представлены величины удельной поверхностной энергии

Природа граничащих фаз Поверхностное натяжение на границе двух жидкостей зависит от полярности.

Межмолекулярные и межфазные взаимодействия

Адгезия Адгезия – взаимодействие между разнородными конденсированными телами при их молекулярном контакте. Причина адгезии – молекулярное притяжение контактирующих веществ или их химическое взаимодействие.

Растекание жидкости

Смачивание Смачивание (адгезия жидкости) – взаимодействие жидкости с твердым или другим жидким телом при наличии одновременного контакта трех несмешивающихся фаз, одна из которых обычно является газом (воздух).

Анализ уравнения Юнга

Правило: лучше смачивает поверхность та жидкость, которая ближе по полярности к смачиваемому материалу.

Флотация

Пример. Порошок кварца и серы высыпали на поверхность воды. Какое явление можно ожидать, если краевой угол смачивания для кварца 0°, а для серы 78°.

Капиллярные явления

капиллярное поднятие (опускание) жидкости; капиллярная конденсация; изотермическая перегонка.

Капиллярное поднятие (опускание) жидкости

Высоту капиллярного поднятия жидкости можно вычислить

1. Смачивание: cos θ > 0, h > 0, жидкость в капилляре поднимается. Чем меньше R, тем больше h – высота поднятия.

2. Несмачивание: cos θ

Капиллярным поднятием жидкостей объясняется ряд известных процессов и явлений: поднятие грунтовых вод в почвах обеспечивает существование растительного покрова Земли; пропитка бумаги и тканей – поднятие жидкости в порах; водонепроницаемость тканей – ткани пропитывают веществами, которые вода не смачивает – капиллярная депрессия; питание растений (деревьев) – подъем воды из почвы по волокнам древесины; процессы кровообращения в кровеносных сосудах.

Влияние кривизны поверхности на давление насыщенного пара

Капиллярная конденсация

Изотермическая перегонка

Влияние природы и концентрации растворенного вещества на поверхностное натяжение

Свойства ПАВ и ПИВ

Ориентация молекул ПАВ в поверхностном слое

Мицеллообразующие ПАВ

Молекулы коллоидных ПАВ состоят из большого гидрофобного углеводород-ного радикала и сильно гидратиру-ющейся полярной группы (кривая 4). Например: стеариновая кислота С17Н35СООН, пальмитиновая кислота С15Н31СООН, олеиновая кислота С17Н33СООН.

Прямые мицеллы - мицеллы ПАВ, образуются в водной среде (гидрофильные полярные группы снаружи, гидрофобные углеводородные радикалы – внутри).

Мицеллы коллоидных ПАВ: а – сферические; б – дискообразные; в – цилиндрические.

Солюбилизация

Благодарю за внимание