Биохимия спиртового брожения: Основу технологии получения пива составляет спиртовое брожение, - при котором сахар превращается...
Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни...
Топ:
Марксистская теория происхождения государства: По мнению Маркса и Энгельса, в основе развития общества, происходящих в нем изменений лежит...
Установка замедленного коксования: Чем выше температура и ниже давление, тем место разрыва углеродной цепи всё больше смещается к её концу и значительно возрастает...
Интересное:
Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов: Изучение оползневых явлений, оценка устойчивости склонов и проектирование противооползневых сооружений — актуальнейшие задачи, стоящие перед отечественными...
Уполаживание и террасирование склонов: Если глубина оврага более 5 м необходимо устройство берм. Варианты использования оврагов для градостроительных целей...
Берегоукрепление оползневых склонов: На прибрежных склонах основной причиной развития оползневых процессов является подмыв водами рек естественных склонов...
Дисциплины:
2017-10-21 | 576 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Цель лекции: Изучение теоретических основ и приборно-аппаратурного оформления измерения поверхностного натяжения.
План лекции:
1. Общие определения поверхностного натяжения
2. Теоретические основы поверхностного натяжения
3. Взаимосвязь между поверхностным натяжением и смачиваемостью
4. Связь поверхностного натяжения с плотностью и вязкостью
5. Основные методы измерения поверхностного натяжения
6. Метод определения поверхностного натяжения - максимального давления
7. Сталагмометрический метод определения поверхностного натяжения
Жидкие вещества обладают хорошо известным характерным свойством сокращать свою поверхность, благодаря чему мелкие капли расплавленных металлов приобретают сферическую форму. Это является следствием того, что на поверхность капель жидкости действуют силы, стремящиеся предохранить каплю от растекания. Возникновение этих сил связано с тем, что частицы вещества, расположенные на поверхности жидкости, находятся под действием сил притяжения соседей, расположенных под ними и по сторонам; со стороны же свободной поверхности жидкости эти силы отсутствуют, а внутри жидкости они находятся во взаимоуравновешанном состоянии.
Поверхностное натяжение – отношение суммы поверхностных сил к длине или периметру перемещаемого этими силами контура, на который опирается поверхность, или его части.
σ = ΣF/l, Н/м, (16)
где: σ - поверхностное натяжение; ΣF - сумма поверхностных сил; l - длина перемещаемой части контура.
Впервые теорию поверхностного натяжения жидких металлов выдвинул Я.И. Френкель, в ней поверхностное натяжение рассматривалось как электростатическая энергия двойного электрического слоя, возникающего на поверхности капли благодаря тому, что электронный газ, покидая металл, обладает энергией, отличной от энергии электронов внутри металла. Эту теорию в дальнейшем развивал Я.Г. Дорфман, который произвел расчет энергии двойного слоя на основе современной квантовой механики и показал, что величины поверхностного натяжения металлов, полученные расчетным и экспериментальным путем, имеют один порядок.
|
Согласно представлениям В.К. Семенченко, очень большая величина поверхностного натяжения жидких металлов, в частности щелочных, объясняется наличием свободных электронов. Столь большая величина поверхностного натяжения способна стабилизировать капли до такой степени, что, даже будучи каплями чистого вещества, они не смешиваются между собой. По мнению некоторых современных авторов микронеоднородность жидкого металла связана, прежде всего, не с образованием кристаллоподобных атомных группировок (кластеров), а с образованием мелкодисперсных, крайне устойчивых, не смешивающихся капель жидкости. Такая модель строения расплава получила название микроэмульсионной [2].
Явление взаимной растворимости двух жидкостей, или твердой фазы в жидкости тесно связано с характером и величиной их поверхностной энергии. Чем значительней взаимная растворимость веществ, тем меньше поверхностное натяжение на их границе. Причем имеет место взаимное влияние вещества на двойной электрический слой.
Повышение температуры вызывает уменьшение поверхностного натяжения, следовательно, увеличивает взаимную растворимость веществ, о степени уменьшения поверхностного натяжения судят по смачиваемости.
Взаимосвязь между величиной поверхностного натяжения и смачиваемостью, иллюстрируется характером механического равновесия жидкой капли, лежащей на твердой подложке, как это показано на рисунок 9.
Рисунок 9. Взаимосвязь между величиной поверхностного натяжения и смачиваемостью.
|
Три силы определяют величину смачивания; одна из них - поверхностное натяжение жидкого расплава (σжг). В случае ее снижения уменьшается угол смачивания, что способствует растеканию капли. Это видно из уравнения равновесия сил:
σтг = σгж + σж г · cos θ, Н / м, (17)
где: σтг - поверхностное натяжение границы раздела твердое - газ (атмосфера); σгж - поверхностное натяжение границы раздела твердое - жидкость; σжг - поверхностное натяжение расплава (граница жидкость - газ), откуда
cos θ = (σтг - σгж )/ σж г. (18)
Поверхностное натяжение связано с плотностью расплава, следовательно, с динамической вязкостью. В отдельных случаях наблюдается корреляция с электросопротивлением. Электрическая природа поверхностного натяжения и связь его с плотностью позволяет говорить о том, что поверхностное натяжение является также структурно-чувствительным свойством расплава. Связь поверхностного натяжения с плотностью обычно определяется соотношением:
σ = (g · r · h · d)/2, H/м (19)
где: r - радиус капилляра; g - ускорение свободного падения; h - высота подъема жидкости в капилляре; d - плотность.
Очевидно, что такое соотношение не применимо для капли, поскольку величина поверхностного натяжения связана с размерами капилляра. Лаплас получил выражение для σ, не зависящее от размеров капилляра и поэтому пригодное для лежащей капли [3]:
σ =g · a2k · Dd, (20)
где: aк - капиллярная постоянная, зависящая от природы соприкасающихся веществ; Dd - разность плотности капли и окружающей среды.
|
|
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...
Особенности сооружения опор в сложных условиях: Сооружение ВЛ в районах с суровыми климатическими и тяжелыми геологическими условиями...
Архитектура электронного правительства: Единая архитектура – это методологический подход при создании системы управления государства, который строится...
Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!