Типы оградительных сооружений в морском порту: По расположению оградительных сооружений в плане различают волноломы, обе оконечности...
Биохимия спиртового брожения: Основу технологии получения пива составляет спиртовое брожение, - при котором сахар превращается...
Топ:
Генеалогическое древо Султанов Османской империи: Османские правители, вначале, будучи еще бейлербеями Анатолии, женились на дочерях византийских императоров...
Процедура выполнения команд. Рабочий цикл процессора: Функционирование процессора в основном состоит из повторяющихся рабочих циклов, каждый из которых соответствует...
Отражение на счетах бухгалтерского учета процесса приобретения: Процесс заготовления представляет систему экономических событий, включающих приобретение организацией у поставщиков сырья...
Интересное:
Мероприятия для защиты от морозного пучения грунтов: Инженерная защита от морозного (криогенного) пучения грунтов необходима для легких малоэтажных зданий и других сооружений...
Подходы к решению темы фильма: Существует три основных типа исторического фильма, имеющих между собой много общего...
Средства для ингаляционного наркоза: Наркоз наступает в результате вдыхания (ингаляции) средств, которое осуществляют или с помощью маски...
Дисциплины:
2021-01-29 | 67 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Гиббсом был предложен термодинамический аппарат описания поверхностей раздела. Сформулируем основные принципы этого подхода.
Что такое поверхность раздела? Как и в случае адсорбции, для любого свойства на границе раздела фаз значение может отличаться от значения в объеме. Если X - некоторое экстенсивное свойство, а x - его объемная доля (для однородной области x=X/V), то при переходе через поверхность раздела, это свойство будет меняться по какому то закону. Пусть ось z перпендикулярна к поверхности раздела двух фаз. На рисунке показана зависимость x от z. Опишем поверхность раздела следующим образом:
1. поверхность раздела является бесконечно тонкой, т.е. объем всей системы равен сумме объемов фаз, из которых она состоит, т.е V=Va+Vb 2. поверхность раздела является однородной (всюду одинаковой) 3. обе фазы считаются однородными вплоть до поверхности раздела; |
Так как на самом деле фазы не являются однородными вблизи поверхности, то введем величину поверхностного избытка свойства X (Xf): X= xaVa+xbVb+Xf
Поверхностное сгущение - это отношение поверхностного избытка к площади поверхности или .
Как видно из рисунка, xf числено равен заштрихованной площади.
Адсорбцией i-го компонента Гi называется поверхностное сгущение числа его молей , или .
Поверхностное натяжение это работа обратимого процесса по увеличению поверхности на единицу, при постоянных температуре, объеме, и химических потенциалах всех компонентов (их объемных концентрации) (dWпов=–sdf; знак минус стоит потому, что система стремится уменьшить свою поверхность).
Большой потенциал Гиббса: .
Постоянство концентраций означает, что не меняется химический потенциал, т.е. при V, T, ci=const:
|
.
С другой стороны член, пропорциональный df, есть дифференциал поверхностного избытка , откуда получим: : Поверхностное натяжение есть поверхностное сгущение большого потенциала Гиббса.
Сгущение всех других экстенсивных свойств можно выразить через поверхностное натяжение и адсорбции компонентов.
Для энергии Гельмгольца получаем: и
.
Для энергии Гиббса (G=A+pV), и т.к. Vf=0 Gf=Af.
Для энтропии: и .
Для внутренней энергии и энтальпии: .
Сгущения свойств зависят от выбора поверхности раздела (z0). Обычно определяют поверхность раздела, задавая значение какого-либо сгущения (если оно зависит от выбора поверхности раздела), например: Гi=0 или . Есть свойства, поверхностные сгущения которых не зависят от выбора поверхности раздела, например давление, но т.к. W=А-Smini=A-G=-pV, то и поверхностное натяжение не зависит от выбора поверхности раздела.
Если x a=x b, то величина сгущения не зависит от выбора поверхности раздела. Например, для границы раздела между двумя одинаковыми фазами (границами зерен) сгущения всех свойств не зависят от выбора поверхности раздела |
, , , откуда
‑ адсорбционное уравнение Гиббса.
sf ‑ поверхностное сгущение энтропии.
Пример 1. Бинарный раствор при постоянной температуре (случай бесконечно разбавленного и неидеального растворов).
Выберем поверхность раздела так, чтобы адсорбция первого компонента была равна нулю.
Тогда , т.е.
Для бесконечно разбавленных растворов:
Для неидеальных растворов
Если при добавлении примеси поверхностное натяжение раствора убывает, то Г2>0 (примесь является поверхностно активным веществом).
Если при добавлении примеси поверхностное натяжение раствора возрастает, то Г2>0 (примесь является поверхностно инактивным активным веществом).
, ‑ поверхностная активность компонента в растворе ‑ х арактеристика, определяющая влияние примеси на поверхностное натяжение раствора.
|
Правило Траубе. Для растворов органических веществ в воде поверхностная активность возрастает в 3,2 раза с увеличением длины углеводородной цепи на группу СН2, в пределах гомологического ряда.
Например, поверхностная активность уксусной кислоты (CH3COOH) в 3,2 раза больше, чем для муравьиной (HCOOH).
поверхностная активность этилового спирта (C2H5OH) в 3,2 раза больше, чем для метилового (CH3OH).
|
|
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...
История развития хранилищ для нефти: Первые склады нефти появились в XVII веке. Они представляли собой землянные ямы-амбара глубиной 4…5 м...
Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьшения длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...
Археология об основании Рима: Новые раскопки проясняют и такой острый дискуссионный вопрос, как дата самого возникновения Рима...
© 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!