Поверхностное натяжение жидкостей. Артоболевская Е.С - 6 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

РГУНиГ им. Губкина | Москва

Составители: 

Рубрика: 

ваться на поверхности раздела фаз, с соответствующим понижением
их поверхностного натяжения. Для воды такими веществами являются,
например, различные мыла.
Поверхностное натяжение на границе двух жидкостей (иногда наз.
межфазным натяжением) понижается с возрастанием их взаимной рас-
творимости, обращаясь в нуль в случае двух неограниченно раствори-
мых жидкостей. Поверхностное натяжение на границе раздела нефть-
вода в среднем порядка (0,025-0,035) Н/м. Для увеличения нефтеот-
дачи пластов часто требуется снизить межфазное натяжение. Эффек-
тивным методом является метод заводнения пластов растворами ПАВ
или нагнетание в пласт щелочных вод, которые способствуют образо-
ванию натриевых мыл вблизи поверхности раздела вода-нефть и тем
самым уменьшению поверхностного натяжения нефти на границе с
водой. Введение в пласт углекислого газа СО2 (растворенного в воде
или в жидком виде), при котором происходит взаимное растворение
углекислоты в нефти и углеводородов в жидком СО%, также приводит
к снижению межфазного натяжения.
Если поверхность раздела фаз не плоская, то по обе стороны искри-
вленной поверхности существует разность давлений, вызванная повер-
хностным натяжением. Это добавочное давление называется
поверхностным иди капиллярным давлением (Р
П
ов)
Для вычисления поверхностного давления заметим, что работа, ко-
торую совершают поверхностные силы при уменьшении площади по-
верхности капли на dS, определяется соответствующей убылью повер-
хностной энергии &dS. С другой стороны, как следует из термодина-
мики, эту работу можно представить в виде РПОВ dV, где dV -
изменение объема капли; поэтому
Применение формулы (3) для сферической капли радиуса R (S =
41T.R
2
, V = 4т*12
3
/3) дает следующее выражение для поверхностного да-
вления. Эта формула относится и к пузырьку газа в жидкости.
Вообще, избыточное давление всегда имеется в той из двух
соприкасающихся сред, в сторону которой поверхность раздела
вогнута.
В общем случае кривизна поверхности определяется двумя главными
радиусами кривизны RI и R%. При этом давление дается выражением:
которое называется формулой Лапласа.
Капиллярное давление определяет такие капиллярные явления, как
поднятие (или опускание) жидкости в тонкой трубке (капилляре). Еслп
стенки трубки смачиваются жидкостью (вогнутый мениск), то жид-
кость в ней поднимается (рис.4), если не смачивается, то опускается.
При этом давление столба жидкости в трубке, поднятой на высоту /t,
компенсируется давлением, создаваемым поверхностным натяжением
искривленной поверхности и направленным вверх:
где р - плотность жидкости, R - радиус кривизны поверхности жидко-
сти, г - радиус трубки, в - угол смачивания (или краевой угол). Ана-
логично вычисляется глубина, на которую опускается уровень, когда
жидкость несмачивающая. Капиллярное всасывание определяет усло-
вия миграции воды в почвах, а также миграцию воды п нефти п пх
взаимное вытеснение в нефтеносных породах.

Страницы