раченої на «підйом» всіх молекул, що знаходяться в поверхневому шарі на площі 1 см2, буде питома поверхнева енергія?? Ерг/cм2. Вільна енергія молекули, «піднятою» в поверхневий шар, аналогічна потенційної енергії тіла, піднятого на відому висоту: якщо при підйомі тіла витрачається робота проти сил земного тяжіння, то при «підйомі» в поверхневий шар - робота проти рівнодіюча сили молекулярного притягання.
Так як молекулярні сили мають невеликий радіус дії, то поверхневою енергією володіють молекули, що знаходяться в дуже тонкому поверхневому шарі, товщина якого лише трохи перевищує розміри однієї-двох молекул. На переміщення молекули в обсязі нижче цього шару вже не потрібно витрати роботи проти сил молекулярного тяжіння, так як рівнодіюча всіх сил дорівнює нулю.
Величина питомої поверхні залежить від величини відмінності між полярностями дотичних фаз: чим більше ця різниця, тим більше питома поверхнева енергія на межі фаз. Наприклад, поверхнева енергія на межі розділу двох полярних фаз і на межі розділу двох неполярних фаз буде малою величиною, а на межі розділу полярної і неполярной фаз - великий.
Мірою полярності фази можуть служити такі її властивості, як діелектрична постійна, дипольний момент молекул, внутрішній тиск та інші так звані молекулярні властивості фази.
Гази, і зокрема повітря, мають низьку діелектричну постійну на кордоні, тому на межі розділу повітря з різними рідинами питома поверхнева енергія буде більш високою для рідини з великими діелектричними постійними (табл. 6)
Залежність питомої поверхневої енергії від діелектричних постійних дотичних фаз.
Стикаються фазиДіелектріческая постійна фазиРазность діелектричних постояннихУдельная поверхнева енергія між фазамиВоздухЖидкостьВоздух - вода180, 479,472,8 Повітря - нітробензол1363543, 9Воздух - гексан11, 80,818,5 таблиця 6
Ця закономірність справедлива також для поверхонь розділу рідина - тверде і газ-тверде. Наприклад, питома поверхнева енергія на межі розділу полярний мінерал-вода буде малою величиною, так як обидві фази полярні і тому різниці в полярності фаз невелика.
Взаємна розчинність рідин також пов'язана з відмінністю в їх полярності: якщо різниця в полярності велика, то взаємна розчинність мала, і навпаки. Тому між взаємної расторімостью рідин і питомої поверхневої енергією повинна існувати якісна залежність: чим більше взаємна розчинність рідин, тим менше питома поверхнева енергія на межі розділу цих рідин і наборот (табл. 7)
Залежність поверхневої енергії на межі двох рідин від їх взаємної розчинності
Стикаються жідкостіРастворімость у воді,% Питома поверхнева енергія на кордоні разделаВода - ненасичені углероди040-50Вода - бензол0, 635Вода - анілін3, 38Вода - ізобутіловий спірт101, 8Вода-метиловий спирт - 0 таблиця 7
Всяка поверхню двох фаз прагне до мимовільного скорочення і зовні це проявляється так, як ніби на поверхні розділу фаз існує пружна розтягнута плівка, яка прагне скоротитися. Звідси виникли поняття «поверхневий натяг» і «сила поверхневого натягу».
Чисельно питома поверхнева енергія, виражена в ерг/см2, завжди дорівнює питомій поверхневому натягу, вираженого в динах на один сантиметр. Водні розч...
