ерхневого натягу для плоскої поверхні, не пов'язаний з механічним визначенням [12]. Введемо в міжфазної області рідина-газ поверхню поділу нульової товщини. Після того, як введена розділяє поверхню, об'єм системи, може визначатися таким чином
, (2.4.1)
де - об'єм газу, - об'єм рідини.
Якщо - густина рідини, - щільність газу, то сума відрізняється від кількості частинок двухфазной системи
. (2.4.2)
Аналогічно для ентропії і внутрішньої енергії
. (2.4.3)
. (2.4.4)
Значення надлишкових кількостей, і залежать від обраної поверхні розділу. Запишемо основне рівняння термодинаміки для двофазної системи з урахуванням (2.4.2) - (2.4.4)
(2.4.5)
Це є фундаментальне рівняння торії капілярності Гіббса для плоскої межі.
Для потенціалу вільної енергії
. (2.4.5)
Відповідно до теореми Ейлера
. (2.4.7)
Поряд з надлишковими кількостями, будемо розглядати щільності надлишкових кількостей
(2.4.8)
де Г - адсорбція, - щільність внутрішньої енергії, - щільність ентропії.
З урахуванням (2.4.6) і (2.4.7) отримуємо
. (2.4.9)
У разі еквімолекулярной поверхні, тобто Г=0
. (2.4.10)
Підставляючи (2.4.10) в (2.4.5), отримуємо
. (2.4.11)
Інтегруючи (2.4.11)
. (2.4.12)
Константу С можна буде визначити з рівності нулю поверхневого натягу в критичній точці.
Процес визначення поверхневого натягу за допомогою (2.4.12) полягає в розрахунку температурної залежності щільності поверхневої енергії. Для знаходження температурної залежності, температурна залежність була аппроксимирована за допомогою наступної функції
, (2.4.13)
де a=0.286 ± 0.006, b=2.783 ± 0.008.
Рис. 2.4.1 Температурна залежність поверхневого натягу і щільності поверхневої внутрішньо енергії
Глава III. Дослідження поверхневих явищ
Дві фази (наприклад, рідина - кристал, рідина - газ, кристал - газ) в стані рівноваги характеризуються такими умовами в рамках термодинаміки
- рівність хімічних потенціалів,
- рівність температур,
- рівність тисків.
Ці умови вказують на те, що обидві фази можуть співіснувати. При цьому є деякий граничний шар - так звана межа розділу.
Розглянемо, для прикладу, фазовий рівновагу рідина - газ. У поверхневому шарі, що межує з газом, будуть з'являтися, так звані, сили поверхневого натягу, масштаб дії яких визначається масштабом дії потенціалу міжмолекулярної взаємодії.
Розглянемо наступний малюнок (Рис 3.1).
Рис. 3.1. Сили, що діють на молекули всередині рідини і на її поверхні
На цьому малюнку порівнюються сили, що діють на молекулу в об'ємі рідини з силами, що діють на молекулу при поверхні. Так, у разі молекули в обсязі, сили, що роблять вплив з боку сусідніх молекул компенсуються. Таким чином, в цьому випадку резу...
