Поверхностное натяжение

Наиболее важной характеристикой поверхности является поверхностное натяжение. Оно характеризует избыток поверхностной энергии, приходящийся на 1 м² межфазной поверхности.

Поверхностное натяжение (о) равно термодинамически обратимой, изотермической работе, которую надо совершить, чтобы увеличить площадь межфазной поверхности на единицу.

Т = const, σ= Дж/м² или (Н*м)/м² = Н/м,

где δА_обр – термодинамически обратимая работа, затраченная на образование поверхности площадью dS_1-2, так как работа совершается над системой, то она является отрицательной.

Обычно работу совершают или при условии постоянства объема и температуры (V, Т = const), или при постоянных температуре и давлении (Р, Т = const). Рассмотрим оба варианта:

1) V, Т = const

-δА_обР = dF,

где F – свободная энергия Гельмгольца.

где G – свободная энергия Гиббса.

Свободная энергия – это энергия, за счет которой можно произвести работу.

Таким образом, поверхностное натяжение – это удельная свободная поверхностная энергия, т.е. свободная поверхностная энергия, приходящаяся на единицу межфазной поверхности.

Поверхностное натяжение характеризует различия в интенсивности межмолекулярных взаимодействий граничащих фаз. Чем больше эти различия, тем больше а. Для границы «конденсированная фаза (твердая или жидкая) – воздух» можно пренебречь межмолекулярными взаимодействиями в воздухе (F_{газ-газ}≈0) и, значит, поверхностное натяжение характеризует интенсивность межмолекулярных сил в конденсированной фазе. В таблице 2.1. приведены значения некоторых веществ на границе с воздухом.

Таблица 2.1. Поверхностное натяжение на границе с воздухом

Дата добавления: 2015-08-17