Трибология. Физические основы, механика и технические приложения. Беркович И.И - 57 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СамГТУ | Самара

Составители: 

Рубрика: 

248
Р и с. 3.6. Атомы
в объеме и на границе
Р и с. 3.7. Молекула
ПАВ
Р и с. 3.8. Силы натяжения
Поскольку система стремится сократить запас поверхностной энергии, то тело
пытается уменьшить площадь поверхности. Капля жидкости принимает сфериче-
скую форму, так как сфера имеет наименьшее отношение площади поверхности к
объему. Поэтому поверхность находится в растянутом состоянии, и если из нее
выделить элемент, то действие оставшейся части на элемент можно заменить рав-
нораспределенными по контуру силами натяжения.
Мерой избыточной поверхностной энергии является коэффициент поверхно-
стного натяжения , равный избыточной энергии в расчете на единицу площади
поверхности или силе натяжения, действующей на единицу длины контура эле-
мента поверхности. На рис. 3.8. показаны силы натяжения на границах раздела
фаз:
12
- твердое тело – жидкость;
23
- жидкость-газ;
13
- твердое тело-газ. По-
скольку система находится в равновесии, сумма сил равна нулю, а
231312
/ζζζcosθ
. За счет сил натяжения, жидкость в капиллярах образует
мениски (рис. 3.9), под которыми возникает давление, рассчитываемое по форму-
ле Лапласа, направленное к центру
кривизны:
r
ζ2
P
. (3.7)
Под действием этого давления на-
блюдается капиллярный эффект, за-
ключающийся в подъеме либо опус-
кании уровня жидкости в капилляре
на высоту
g Rρ
cosθ 2ζ
h
, (3.8)
где - плотность жидкости; g - уско-
рение свободного падения. Капил-
лярный эффект имеет большое значение для пористых тел. Он используется для
подачи масла в зону трения в подшипниках с пористыми втулками.
Адсорбированные молекулы ПАВ, понижая поверхностное натяжение, умень-
шают сопротивление пластической деформации поверхностного слоя, пластифи-
цируют его. Это явление называют эффектом П.А.Ребиндера. Материал легче
обрабатывается, поэтому в состав смазочно-охлаждающих жидкостей, применяе-
мых при механической обработке металлов, добавляют ПАВ. Вторым проявлени-
ем эффекта является проникновение молекул ПАВ в систему микротрещин и мес-
та скопления дислокаций. Добираясь до устья микротрещины, молекулы ПАВ,
стремясь к началу устья, действуют как клин, раздвигают микротрещину, и она
продвигается дальше внутрь материала. Так понижается прочность всего тела, ко-
торое при определенных условиях без силового воздействия может распасться на
мелкие блоки.
r
1
h
1
2
h
2
2R

Страницы