рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Раздел Химия
/
Определение поверхностного натяжения

Реферат Курсовая Конспект

Выберите учебное заведение

Определение поверхностного натяжения

Определение поверхностного натяжения - раздел Химия, ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Жидкие Вещества Обладают Хорошо Известным Характерным Свойств...

Жидкие вещества обладают хорошо известным характерным свойством сокращать свою поверхность, благодаря чему мелкие капли расплавленных металлов приобретают сферическую форму. Это является следствием того, что на поверхность капель жидкости действуют силы, стремящиеся предохранить каплю от растекания. Возникновение этих сил связано с тем, что частицы вещества, расположенные на поверхности жидкости, находятся под действием сил притяжения соседей, расположенных под ними и по сторонам; со стороны же свободной поверхности жидкости эти силы отсутствуют, а внутри жидкости они находятся во взаимоуравновешанном состоянии.

Поверхностное натяжение – отношение суммы поверхностных сил к длине или периметру перемещаемого этими силами контура, на который опирается поверхность, или его части.

σ = ΣF/l, Н/м, (3.1)

где σ - поверхностное натяжение; ΣF - сумма поверхностных сил; l - длина перемещаемой части контура.

Впервые теорию поверхностного натяжения жидких металлов выдвинул Я.И. Френкель, в ней поверхностное натяжение рассматривалось как электростатическая энергия двойного электрического слоя, возникающего на поверхности капли благодаря тому, что электронный газ, покидая металл, обладает энергией, отличной от энергии электронов внутри металла. Эту теорию в дальнейшем развивал Я.Г. Дорфман, который произвел расчет энергии двойного слоя на основе современной квантовой механики и показал, что величины поверхностного натяжения металлов, полученные расчетным и экспериментальным путем, имеют один порядок.

Согласно представлениям В.К. Семенченко, очень большая величина поверхностного натяжения жидких металлов, в частности щелочных, объясняется наличием свободных электронов. Столь большая величина поверхностного натяжения способна стабилизировать капли до такой степени, что, даже будучи каплями чистого вещества, они не смешиваются между собой. По мнению некоторых современных авторов микронеоднородность жидкого металла связана, прежде всего, не с образованием кристаллоподобных атомных группировок (кластеров), а с образованием мелкодисперсных, крайне устойчивых, не смешивающихся капель жидкости. Такая модель строения расплава получила название микроэмульсионной [2].

Явление взаимной растворимости двух жидкостей, или твердой фазы в жидкости тесно связано с характером и величиной их поверхностной энергии. Чем значительней взаимная растворимость веществ, тем меньше поверхностное натяжение на их границе. Причем имеет место взаимное влияние вещества на двойной электрический слой.

Повышение температуры вызывает уменьшение поверхностного натяжения, следовательно, увеличивает взаимную растворимость веществ, о степени уменьшения поверхностного натяжения судят по смачиваемости.

Взаимосвязь между величиной поверхностного натяжения и смачиваемостью, иллюстрируется характером механического равновесия жидкой капли, лежащей на твердой подложке, как это показано на рис. 3.1.

Рис. 3.1 Взаимосвязь между величиной поверхностного натяжения и смачиваемостью.

Три силы определяют величину смачивания; одна из них - поверхностное натяжение жидкого расплава (σ_жг). В случае ее снижения уменьшается угол смачивания, что способствует растеканию капли. Это видно из уравнения равновесия сил:

σ_тг= σ_гж+ σ_{ж г}· cos θ, Н / м, (3.2)

где σ_тг - поверхностное натяжение границы раздела твердое - газ (атмосфера); σ_гж - поверхностное натяжение границы раздела твердое - жидкость; σ_жг- поверхностное натяжение расплава (граница жидкость - газ), откуда

cos θ = (σ_тг- σ_гж)/ σ_{ж г}. (3.3)

Поверхностное натяжение связано с плотностью расплава, следовательно, с динамической вязкостью. В отдельных случаях наблюдается корреляция с электросопротивлением. Электрическая природа поверхностного натяжения и связь его с плотностью позволяет говорить о том, что поверхностное натяжение является также структурно-чувсвительным свойством расплава.

Связь поверхностного натяжения с плотностью обычно определяется соотношением:

σ = (g · r · h · d)/2, H/м (3.4)

где r - радиус капилляра; g - ускорение свободного падения; h - высота подъема жидкости в капилляре; d - плотность.

Очевидно, что такое соотношение не применимо для капли, поскольку величина поверхностного натяжения связана с размерами капилляра.

Лаплас получил выражение для σ, не зависящее от размеров капилляра и поэтому пригодное для лежащей капли [3]:

σ =g · a²_k · Dd, (3.5)

где a_к - капиллярная постоянная, зависящая от природы соприкасающихся веществ; Dd - разность плотности капли и окружающей среды.

Развернуть

Открыть в широком формате

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение... высшего профессионального образования... Тихоокеанский государственный технический университет...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Определение поверхностного натяжения

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Допущено учебно-методическим объединением по образованию в области металлургии в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению «Металл

Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия. Энтальпия
Рассматриваемые нами системы состоят из большого количества частиц (атомов, молекул, ионов), находящихся в непрерывном движении. В соответствии с формой движения частиц различают поступательную и в

Первый закон термодинамики
Первый закон термодинамики – это фактически закон сохранения энергии. Он утверждает, что Существует аддитивная функция состояния термодинамической системы, называемая внутренней энергией U

Второй закон термодинамики. Энтропия
Энтропия, обозначаемая буквой S - экстенсивное свойство системы, была введена Клаузиусом, при анализе материала по тепловым двигателям, первоначально в виде так называемой "приведенной теплоты

Парциальное мольное свойство компонента раствора
Условимся обозначать символом любое полное экстенсивное свойство чистого вещества

Методы измерения поверхностного натяжения
Существует значительное число методов измерения поверхностного натяжения легкоподвижных поверхностей раздела фаз жидкость - газ и жидкость - жидкость. Эти методы разделяются на: 1) статические; 2)

Определение проводимости расплавов материалов
К числу важнейших физических свойств металлических расплавов относится их электропроводность. Это свойство, как и вязкость, относится к структурно-чувствительным характеристикам, поэтому его изуче

Методы измерения проводимости расплавов металлов и сплавов
Методы измерения можно разделить на две группы: контактные и бесконтактные измерения. Контактный метод связан с погружением электродов в жидкий металл, находящийся в электроизмерительной я

Методы измерения электрической проводимости расплавленных шлаков
Как уже отмечалось, для измерения электрической проводимости оксидных расплавов преимущественно применяют контактные методы. Эти методы предполагают измерение электрического сопротивления распла

Бесконтактные методы измерения электрической проводимости металлургических расплавов
Из бесконтактных методов измерения электрической проводимости жидких металлов наибольшее распространение получили метод вращающегося магнитного поля, в которое помещается исследуемый провод

Определение плотности расплавов
Плотность d, одна из основных физических характеристик расплавов, непосредственно связана со многими другими (поверхностным натяжением, σ, сжимаемостью χ и теплоемкостью Сv, с динамичес

Методы определения плотности расплавов
В методе используется соотношение для массы тела, погруженного в жидкость. Под действием выталкивающей силы масса тела уменьшается на величину массы вытесненной жидкости ∆М:

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Рыжонков Д.И. и др. Теория металлургических процессов. М.: Металлургия, 1989. – 391 с. 2. Арсентьев П.П., Яковлев В.В., Крашенинников М.Г., Пронин Л.А., Филиппов Е.С. Физико-Химические

Термодинамический анализ
Результатом физико-химических процессов и фазовых превращений в металлах и сплавах при разных видах обработки являются исходные материалы, полученные на разных стадиях металлургических и литейных п

Алюмотермия
К пирометаллургическим способам относится металлотермия. Металлотермия (от металлы и греч . therme - жар, тепло), металлургические процессы, основанные на восстановлении металлов из их соединений (

Библиографический список
1. Белай Г.Е. Организация металлургического эксперимента. Москва. «Металлургия». 1993г. 2. Общая химическая технология. С. 125-126 3. Общая металлургия 4. Металлургия ред

Основные теоретические положения
Одним из приоритетных направлений современного материаловедения является разработка научных и технологических основ получения металлических порошков и их тугоплавких соединений – основного сырья по

Термодинамическая оценка реакций получения вольфрама и молибдена
Основой металлургических процессов получения металлов являются окислительно-восстановительные реакции, которые в общем виде представляют уравнением р/n MnXm + mM&acut

Порядок выполнения работы
1. Оценить термодинамическую возможность восстановления Mo и W из оксидных фаз. 2. Оценить термодинамическую возможность восстановления Mo и W из оксидных фаз в ионных расплавах.

Основные теоретические положения
Рассмотрим термодинамическую систему, в которой протекает некоторая обобщенная химическая реакция (3.1) &

Обработка результатов эксперимента.
Полученные результаты оформляют в виде таблицы 3.1 и представляют графически в координатах и

Поверхностное натяжение
Известно, что поверхность расплавленных металлов, как и других жидкостей, стремится к самопроизвольному сокращению. Этот факт говорит о существовании свободной энергии поверхности, т. е. о необходи

Поверхностное натяжение и смачиваемость
Термодинамика рассматривает поверхностное натяжение как меру изменения свободной энергии системы при изменении ее поверхности:

Методы определения поверхностного натяжения
В литературе выделяют следующие методы определения поверхностного натяжения металлов: метод отрывающейся капли, метод капиллярного поднятия, метод максимального давления, метод висячей капли и др.

Библиографический список
1. П.П. Арсентьев и др. Физико-химические методы исследования металлургических процессов. М.: Металлургия, 1989. 288 с. 2. О.И. Островский и др. Свойства металлических расплавов. М.: Метал

Порядок выполнения работы
Проведение эксперимента начинают с подготовки образца, Для этого вытачивается из заготовки исследуемого материала цилиндр диаметром 25-30 мм и высотой 80-100 мм. С таким расчетом, чтобы 1/4 объема