ВСТУП
буксових рухомий ремонт залізничний
Однокомпонентні системи рідин є однією з захоплюючих тим в області гідродинаміки. Інтерес до цих систем постійно зростає внаслідок поширення їх у природі і збільшення їх участі в технологічних процесах в енергетиці, в хімічній та нафтопереробної промисловості.
Найбільш розвиненими на сьогоднішній день є фізико-хімічні методи дослідження поверхневої активності рідин, засновані на застосуванні піктензіометріі - дослідженні поверхневих властивостей міжфазної поверхні шляхом вимірювання поверхневого натягу (ПН). Дослідження при використанні цих методів, як правило, засноване на аналізі форми кривої (наявність піків) залежності поверхневого натягу від часу експерименту Ду (t). Швидкість розширення площі поверхні впливає на висоту піку і його положення протягом часу. При наявності ПАР на такій поверхні зазначена залежність має гістерезис (розбіжність кривих, що описують збільшення і зменшення площі), параметри якого залежать від швидкості зміни площі поверхні, типу і концентрації ПАР, а також від швидкості адсорбції його молекул на міжфазну поверхню.
Завдання пояснити це поведінка адсорбції ставили перед собою вчені Бельгії M.Van Uffelen і P.Joos. У своїй роботі, спираючись на факти, отримані з дослідження Van Voorst Vader`s, вони розповідали, що спочатку поверхню ПАР знаходиться в рівновазі і якщо збільшити площу поверхні з постійною швидкістю розтягування
і=dlnЩ/dt
де Щ - площа поверхні і t - час),
поверхневий натяг буде збільшуватися в порівнянні з його рівноважним значенням. Після цього періоду стаціонарного стану не спостерігається. Розширення поверхні повинно бути експоненціальне. Це необхідно для того, щоб досягти ситуації, коли кількість ПАР на поверхні компенсується за рахунок дифузії з обсягу
Щ=Щ 0 e ИT ,
де Щ 0 - площа поверхні в момент часу t =0
Якщо поверхня розширена менш експоненціально, наприклад лінійно
Щ=Щ 0 (1 + Бt),
де б=
( d Щ/dt =const), слід очікувати початкове збільшення поверхневого натягу в порівнянні з рівноважним значенням і через деякий час його зменшення. Іншими словами, в певний час, поверхневий натяг має досягти максимуму (пік поверхневого натягу на кривій у залежно від часу). Опис цього процесу, та підтвердження його експериментально - є мета роботи M.Van Uffelen`s і P.Joos`s.
Моя задача полягала в підтвердженні їхньої теорії про досягнення піків при лінійному зміні швидкості.
У даній роботі в якості об'єкта вивчення обрані розчин органічної кислоти і водні розчини солей органічних кислот, що істотно розрізняються поверхневою активністю і характерними швидкостями адсорбції та десорбції. Дослідження виконані за допомогою бар'єрної системи Ленгмюра- Блоджет і ваг Вильгельми.
РОЗДІЛ 1. визначення поверхневого натягу
Поверхневий натяг г - це сила, що діє уздовж поверхні. При розтягуванні поверхні г здійснює роботу г dK ( K - площа поверхні), якщо висота поверхні і обсяг фази незмінні. Таким чином, поверхневий натяг можна визначити як роботу освіти одиниці нової поверхні шляхом розтягу старої поверхні. Це так зване механічне визначення поверхневого натягу.
Звернемося тепер до термодинаміки і запишемо фундаментальне рівняння для енергії U малого рівноважного ділянки поверхні з прилеглими (також рівноважними) фазами б і в ( рідина - газ або рідина - рідина);
(1.1.1)
де S - ентропія; м i і N i - хімічний потенціал і кількість (число молекул або молей) компоненти i в розглянутій системі відповідно; dA - робота; T - температура.
Величину у можна розуміти як роботу освіти одиниці нової поверхні шляхом розрізання об'ємної фази при незмінному стані останньої. Цим визначенням у відрізняється від даного вище механічного визначення г як роботи освіти одиниці нової поверхні шляхом розтягу старої. Для рівноважної рідини обидві величини співпадають, але, в загальному випадку (для нерівноважних рідин або для твердих тіл), величини у і г можуть бути різними.
Використовуючи рівняння (1.1.1), можна одержати рівняння адсорбції Гіббса
(1.1.2)
де - надлишок ентропії на одиницю поверхні;- Абсолютна адсорбція (надлишок на одиницю по...
