Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Поиск репетиторов
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий


ПОВЕРХНОСТНАЯ ЭНЕРГИЯ

ПОВЕРХНОСТНАЯ ЭНЕРГИЯ, энергия, сосредоточенная на границе раздела фаз, избыточная по сравнению с энергией в объеме. При увеличении пов-сти раздела фаз уд. полная поверхностная энергия (на единицу пов-сти) e характеризует увеличение энергии системы. Она равна сумме мех. работы s образования единицы площади пов-сти и поглощаемой при этом теплоты q. B обратимом изотермич. процессе 3555-3.jpg , где Т-абс. т-ра, —3555-4.jpg -уд. поверхностная энтропия (связанная энергия). Обычно, говоря о поверхностной энергии, имеют в виду уд. свободную поверхностную энергию s. С ростом т-ры вдали от критич. точки s линейно уменых ается, тогда как e практически от т-ры не зависит. При приближении к критич. точке различие в св-вах контактирующих фаз сглаживается и поверхностная энергия обращается в нуль (см. Критическое состояние). Термин "поверхностная энергия" применяют обычно для границы твердое тело-газ (пар); если граничащие фазы суть твердое тело и жидкость или две несмешивающиеся жидкости, пользуются термином "межфазная энергия". Уд. свободная поверхностная энергия на границе раздела жидкость-газ (пар) наз. поверхностным натяжением.

Поверхностная энергия связана с меж молекулярным взаимодействием, т.к. состояние частиц (атомов, молекул) на границе раздела фаз отличается от состояния в объеме фаз вследствие нескомпен-сированности силовых полей частиц на пов-сти раздела. Состояние пов-сти и поверхностные силы играют существ. роль в тех случаях, когда пов-сть сильно развита (напр., в высокодисперсных системах), при получении в-ва в виде тонких пленок, когда сфера действия приповерхностных сил соизмерима с толщиной пленок, в капиллярных явлениях. При образовании (увеличении) пов-сти раздела фаз затрачивается работа против нескомпенсированных сил межчастичного взаимод. на пов-сти. Поверхностная энергия s определяется как работа образования единицы площади пов-сти (размерность Дж/м2) или как сила, приложенная к контуру на пов-сти и препятствующая увеличению пов-сти; тогда ее размерность Н/м. Для жидкостей мол. природы и твердых тел поверхностная энергия s равна: сжиженные инертные газы-единицы мДж/м2, орг. в-ва-десятки мДж/м2, в-ва ионной природы - первые сотни мДж/м2, металлы-от долей Дж/м2 (легкоплавкие) до неск. Дж/м2 (тугоплавкие).

Эксперим. измерение поверхностной энергии в твердых телах представляет собой трудную задачу из-за медленного (по сравнению с жидкостью) протекания релаксац. процессов и большой диссипации энергии при разрушении и образовании новой пов-сти, что обычно затрудняет проведение этого процесса как изотермического обратимого. Существует неск. методов измерения поверхностной энергии твердых тел, из к-рых наиб. достоверные результаты дает метод нулевой ползучести (Таммана-Удина), основанный на наличии у тела вязкой ползучести, т.е. способности при достаточно высокой т-ре медленно течь под действием приложенной силы. Графич. интерполяция величины этой силы к значению, при к-ром вязкая ползучесть уравновешивается поверхностным натяжением s, позволяет определить поверхностную энергию. Для упругих тел с хрупким разрушением поверхностную энергию можно определить лишь в случаях совершенной спайности, напр. при обратимом расщеплении листочка слюды, путем измерения работы образования пов-сти (метод Обреимова); последний применим также для определения межфазной энергии на границе твердое тело-жидкость.

Кристаллич. тела характеризуются анизотропией поверхностной энергии: наименьшей поверхностной энергией обладают грани с наиб. плотностью частиц; у граней с большими кристаллографич. индексами поверхностная энергия выше, чем у граней с малыми. Особенно велики различия в значениях поверхностной энергии разл. граней у слоистых кристаллов-графита, слюды. Межзеренная энергия линейно растет с увеличением угла разориентации сросшихся кристаллов до нек-рого предела, после к-рого она не зависит от угла разориентации. В областях хорошего совпадения узлов кристаллич. решеток контактирующих зерен наблюдается уменьшение межзерен-ной энергии. Для металлов отношение межзеренной энергии к поверхностной энергии достигает 0,3-0,4, для ионных кристаллов-0,5. Разработаны методы теоретич. расчета поверхностной энергии кристаллов с разным типом связи.

Поверхностная энергия в значит. степени определяет форму кристаллов, работу образования новой фазы, прочность твердых тел, поверхностные явления, капиллярные явления, устойчивость дисперсных систем и др.

Лит.: Межфазовая граница газ-твердое тело, пер. с англ. под ред. Э. Флада, M., 1970; Миссол В., Поверхностная энергия раздела фаз в металлах, пер. с польск., M., 1978. H. В. Перцов.


     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн