АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Поверхностная энергия и поверхностное натяжение

Прочитайте:
  1. I. Электрическая энергия
  2. Боль в передней стенке грудной клетки (поверхностная)
  3. ЖИРЫ -НАКОПЛЕННАЯ ОРГАНИЗМОМ ЭНЕРГИЯ
  4. Импетиго стрептококковое (impetigo streptogenes) - часто встречающаяся поверхностная форма стрепто-дермии.
  5. Какая поверхностная вена нижней конечности вливается в бедренную вену?
  6. Поверхностная (аппликационная, топическая) анестезия
  7. Поверхностная височная артерия
  8. ПОВЕРХНОСТНАЯ ЛИМФАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА
  9. Поверхностная фасция

Поверхностный слой, возникающий на границе различных фаз, следует рассматривать как самостоятельную фазу толщиной в несколько молекул. В отдельных случаях поверхностный слой имеет толщину, равную диаметру молекулы, и его называют мономо­лекулярным. Поэтому поверхностный слой нужно рассматривать как микрогетерогенную систему.

Поверхностный слой резко отличается по своим свойствам от свойств фаз, которые он разделяет. Молекулы, атомы, ионы, нахо­дящиеся на границе раздела фаз, не равноценны тем же частицам, находящимся в объеме фазы.

Силы, действующие на молекулы, находящиеся внутри жид­кости, одинаковы со всех сторон, и их равнодействующая F равна нулю. Силы, действующие на молекулы повехностного слоя грани­цы раздела жидкости с ее паром, не одинаковы со стороны раствора (снизу и с боков) и газообразной фазы (сверху). Молекулярные взаимодействия сверху отсутствуют, равнодействущая сил F не равна нулю и направлена внутрь жидкой фазы (рис. 22). Для вы­хода молекул на поверхность требуется выполнить работу Ws про­тив этой силы. В итоге формируется поверхностный слой с избы­точной поверхностной энергией Гиббса Gs.

Рис. 22.Взаимодействие между молекулами в объеме жидкости и в поверхностном слое.

 

Все возможные поверхности раздела в зависимости от агрегат­ного состояния граничащих фаз делят на подвижные поверхности раздела между жидкостью и газом (ж-г), двумя несмешивающимися жидкостями (ж-ж) и неподвижные поверхности раздела между твердым телом и газом (т-г), твердым телом и жидкостью (т-ж), твердым телом и твердым телом (т-т).

При измельчении какой-либо твердой или жидкой фазы суммар­ный объем и масса остаются теми же самыми, тогда как суммарная площадь поверхности раздела возрастает.

Чтобы учесть влияние поверхности на свойства системы, вво­дят понятие удельной поверхности (Sya) фазы - величины, измеряемой суммарной площадью граничной поверхности фазы (ScyM), отнесенной к ее объему (V):

Sуд = Sсум/V

Влияние поверхности раздела фаз на свойства системы воз­растает с увеличением удельной поверхности.

Энергия Гиббса G системы из двух фаз состоит из двух сла­гаемых - энергии Гиббса объемных фаз Gy и поверхностной энер­гии Гиббса GS:

G = GV + GS.

Энергия Гиббса объемных фаз пропорциональна их массе, а, следовательно, объему, занимаемому системой:

GV = kV.

Поверхностная энергия Гиббса системы пропорциональна меж­фазной поверхности:

GV = σS,

где σ - коэффициент пропорциональности, называемый поверх­ностным натяжением. Его величину измеряют в кДж/м2 (Н/метр) или в Дж/см2.

Поверхностное натяжение σ есть величина, измеряемая энергией Гиббса, приходящейся на единицу площади поверхностно­го слоя. Оно численно равно работе, которую необходимо совер­шить в данной системе для образования в ней единицы поверхности раздела фаз при постоянной температуре.

С учетом предыдущего получим уравнение:

G = kV + σS

G/V= k + σSуд.

Следовательно, энергия Гиббса, приходящаяся на единицу объ­ема системы, линейно увеличивается с увеличением ее удельной поверхности. При малых значениях удельной поверхности Syд. по­верхностной энергией Гиббса можно пренебречь. При больших зна­чениях Sуд. с ней необходимо считаться.

Если поверхность кожи человека составляет 1.5 м2, то поверх­ность эритроцитов имеет величину уже 3000м2. Трудно оценить величину суммарной поверхности, разделяющей все клетки орга­низма, если помнить, что их общее число составляет около 1014, а к ним еще следует добавить микроорганизмы кишечной флоры, ко­личество которых больше, чем общее количество клеток организма. Организм представляет собой совокупность систем с сильно развитыми поверхностями раздела (кожные покровы, стенки кровеносных сосудов, оболочки органов, клеточные мембраны, мембраны органелл, то есть клеточных структур и т. д.). В живых системах, следовательно, величина поверхностной энергии должна иметь большую величину.

Поверхностное натяжение различных жидкостей на границе жидкость - газ возрастает с увеличением взаимодей­ствия между молекулами жидкости, являясь максимальным для во­ды из числа веществ, представленных в табл. 20.

Таблица 20


Дата добавления: 2015-02-06 | Просмотры: 1593 | Нарушение авторских прав



1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 | 61 | 62 | 63 | 64 | 65 | 66 | 67 | 68 | 69 | 70 | 71 | 72 | 73 | 74 |



При использовании материала ссылка на сайт medlec.org обязательна! (0.004 сек.)