АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ. 1. При конденсации тумана, состоящего из капель кадмия, образовалось 12,5.10-6 м3 жидкого кадмия

1. При конденсации тумана, состоящего из капель кадмия, образовалось 12,5^.10^-6 м³ жидкого кадмия. Поверхностное натяжение при температуре конденсации равно 570 мДж/м². Свободная поверхностная энергия всех капель кадмия составляла 53 Дж. Вычислите дисперсность и диаметр капель жидкого кадмия.

РЕШЕНИЕ Энергия Гиббса поверхности определяется по уравнению (1.1):

Связь между удельной поверхностью S_УД, поверхностью S, объемом V и дисперсностью D выражаются соотношениями (1.3) и (1.4):

Поверхность капель тумана составляет .

Дисперсность капель кадмия равна

Диаметр капель кадмия равен .

2. Рассчитайте полную поверхностную энергию 10 г эмульсии гексана в воде с концентрацией 70% мас. и дисперсностью D = 1мкм^-1 при температуре 298 К. Плотность гексана при этой температуре 655 кг/м³, поверхностное натяжение 18,41 мДж/м², температурный коэффициент поверхностного натяжения dσ/dT = -0,104 мДж/м².

РЕШЕНИЕ Полная поверхностная энергия рассчитывается по уравнению Гиббса-Гельмгольца (1.9):

.

Поверхность s капель бензола 70% эмульсии массой 10 г составляет:

3. Используя константы уравнения Шишковского В = 0,173; А = 0,046, определите, при какой концентрации поверхностное натяжение водного раствора масляной кислоты при 293К будет равно 68.12·10^-3 Н/м. Поверхностное натяжение воды 7,253·10^-2 Н/м.

РЕШЕНИЕ Согласно уравнению Шишковского (1.12)

25,5 с + 1 = 1,423, отсюда с = (1,423-1)/25,5 = 1,96·10^-2 кмоль/м³

4. Вычислите адсорбцию валериановой кислоты на поверхности раздела водного раствора с воздухом при 353К и концентрации с =2,9·10^-3 кмоль/м³, если константы уравнения Шишковского в этом случае равны В =0,28; А =0,05 кмоль/м³; σ ₀ = 63·10^-3Н/м.

РЕШЕНИЕ Константы уравнения Шишковского связаны с константами уравнения Ленгмюра следующим образом:

,

Рассчитываем константы уравнения Ленгмюра

К = 1/0,05 = 20 м³/ кмоль

Рассчитываем адсорбцию по уравнению Ленгмюра

5. Вычислите толщину адсорбционного слоя церотиновой кислоты (С₂₅Н₂₁СООН), адсорбированной из бензольного раствора на поверхности воды. Площадь, занимаемая молекулой ПАВ в насыщенном адсорбционном слое, равна 0,25 нм², плотность ρ равна 0,836·10³ кг/м³.

РЕШЕНИЕ. Зная площадь, занимаемую молекулой ПАВ в насыщенном слое, рассчитываем величину предельной адсорбции Г _max:

Толщину адсорбционного слоя вычисляем по уравнению:

6. Удельная поверхность непористой сажи равна 73,7 м²/кг. Рассчитайте площадь, занимаемую молекулой бензола в плотном монослое, исходя из данных об адсорбции бензола на этом адсорбенте при 293 К.

р, Па 1,03 1,29 1,74 2,50 6,67

A ·10² , моль/кг 1,57 1,94 2,55 3,51 7,58

Предполагается, что изотерма адсорбции описывается уравнением Ленгмюра.

Используя уравнение Ленгмюра в координатах линейной формы (1.15):

рассчитывают значения p/А:

p/А ·10², Па·кг/моль 0,656 0,668 0,68 0,712 0,879

и строят график в координатах p/А – f (p)

Риc.1. Изотерма адсорбции бензола в координатах линейной формы уравнения Ленгмюра.

Из графика находят:

Удельная поверхность адсорбента связана с емкостью слоя A_max соотношением

Площадь, занимаемая молекулой бензола в плотном монослое, равна

7. По приведенным данным рассчитайте (по БЭТ) удельную поверхность адсорбента по изотерме адсорбции бензола на твердой поверхности. Площадь, занимаемая одной молекулой бензола, s_о =49×10^-20 м²:

p/p_s 0,024 0,05 0,14 0,20 0,265 0,35

А ×10³

кмоль/кг 0,0149 0,0348 0.0472 0,0566 0,0663 0,0799

РЕШЕНИЕ. Используя уравнение БЭТ в координатах линейной формы (1.17):

,

рассчитываем величину:

1650 1512 3449 4417 5438 6739

Риc.2. Изотерма адсорбции бензола в координатах линейной формы уравнения БЭТ.

Получим из графика: , , С =16,9, А _max=5,7^.10^-5 моль/кг.

8. Вычислите константу скорости адсорбции оксиэтилированного спирта RO(CH₂CH₂O)₈H, (R - разветвленный алкил С₁₀) на ткани из водных растворов (концентрация раствора 1,0 г/л, Т = 303 К) по следующим экспериментальным данным:

РЕШЕНИЕ. Рассчитывают значения (А_р – А_τ), lg(А_р – А_τ) и строят график зависимости lg(А_р – А_τ) от времени адсорбции. Константа скорости адсорбции равна отрицательному значению тангенса тупого угла наклона прямой к оси абсцисс, tgθ = -0.147 K = - tgθ/0.434 = 0.147/0.434 = 0.339 мин^-1

Рис.3. Определение константы скорости адсорбции.

9. Рассчитайте работу адгезии в системе вода-графит, зная, что краевой угол равен 90°, а поверхностное натяжение воды составляет 71,96 мДж/м². Определите коэффициент растекания воды на графите.

РЕШЕНИЕ. Работа адгезии по уравнению Дюпре – Юнга (1.20) равна:

Работа когезии равна:

Коэффициент растекания рассчитывается по соотношению:

¦ = W_A - W_К = 71,96 - 143,92 = -71,96 мДж/м², т.е. вода не растекается по графиту.

Дата добавления: 2015-10-11 | Просмотры: 2343 | Нарушение авторских прав