Химия поверхностного слоя буровых растворов

Граница раздела между жидкостью и газом ведет себя как растянутая эластичная мембрана. Сила, сжимающая эту воображаемую мембрану, названа поверхностным натяжением. Поверхностное натяжение проявляется также на границах между твердым телом и газом, твердым телом и жидкостью, а также между несмешивающимися жидкостями. В последнем случае говорят о межфазном натяжении.

Силы поверхностного притяжения f₁ и f₂ поверхностных молекул, например, на поверхности раздела жидкость – воздух или жидкость – твердое тело, не уравновешены (рисунок 2.2). В связи с этим поверхностные молекулы на границе раздела фаз обладают некоторой некомпенсированной избыточной энергией.

В коллоидных системах, благодаря наличию большого числа мелкораздробленных частиц, поверхность раздела между твердой и жидкой фазами достигает огромных размеров. Весьма развитая поверхность раздела обуславливает большой запас поверхностной энергии системы. Избыточная поверхностная энергия, приходящаяся на 1 см² поверхности представляет собой поверхностное натяжение на границе раздела фаз.

Рисунок 2.2 – Схема компенсации молекулярных сил в системе жидкость – газ (в объеме молекулярные силы компенсированы, на поверхности некомпенсированы)

Весьма развитая поверхность раздела обуславливает большой запас поверхностной энергии системы. Избыточная поверхностная энергия, приходящаяся на 1 см² поверхности, представляет собой поверхностное натяжение на границе раздела фаз.

На рисунке 2.3 иллюстрируется действие сил поверхностного натяжения в пространстве между двумя стеклянными пластинами, разделенными тонким слоем воды. Чтобы разъединить эти две пластины, необходимо приложить некоторое усилие, так как по всему периметру пластин образовался вогнутый мениск.

Рисунок 2.3 - Иллюстрация капиллярных эффектов. Пластины удерживаются вместе под действием силы на вогнутом мениске по всему периметру пластин: 1 — две стеклянные пластины; 2 — вогнутый мениск пленки воды.

Дата добавления: 2015-07-10