Поверхностные явления и дисперсные системы. Муратова Е.И - 21 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

каналы
Рис. 7.1 Элемент шаровой
пены из трех пузырьков
пленки
Рис. 7.2 Элементарная
ячейка полиэдрической пены
Устойчивость пен обусловливается действием общих для дисперсных систем факторов стабилизации и спе-
цифическим эффектом Гиббса-Марангони. Эффект Гиббса-Марангони заключается в следующем. Тонкие пленки,
содержащие ПАВ, способны реагировать на локальные изменения толщины пленки. Течение жидкости в поверх-
ностных слоях пленки приводит к уносу ПАВ и, следовательно, к увеличению поверхностного натяжения. Это вы-
зывает возникновение двухмерного давления, направленного в сторону, обратную течению (эффект Марангони).
Вместе с тем увеличение поверхностного натяжения повышает упругость пленки, препятствующую механической
деформации пленки (эффект Гиббса). Поэтому в присутствии ПАВ утончение пленок происходит только по меха-
низму вытекания жидкости между адсорбционными слоями ПАВ.
Свойства пен обычно характеризуют следующими параметрами: кратностью – отношением объема пены к
объему раствора, пошедшего на образование пены; стабильностью – временем существования элемента пены (пу-
зырька, пленки) или определенного объема пены; дисперсностью – распределением пузырьков по размерам, или сред-
ним размером пузырьков.
Важнейшим свойством пены является пониженное (по сравнению с атмосферным) равновесное капиллярное
давление в каналах Плато-Гиббса р
σ
, определяемое высотой столба пены h:
ghpp
L
ρ
+
=
σ
, (7.1)
где p
L
– давление в нижнем слое пены; ρ – плотность раствора.
Капиллярное давление измеряют с помощью прибора, изображенного на рис. 7.1. Установка состоит из U-
образного водяного манометра 1, цилиндра с поршнем 2 (шприца) и капиллярной трубки 3 с приваренной порис-
той мембраной 4. На трубке 3 на высоте 10 см от мембраны нанесена метка 5. Измерение проводят следующим
образом. Трубку 3 опускают в стакан с раствором ПАВ на глубину 0,2…0,5 см и при помощи поршня 2 уровень
мениска раствора в капиллярной трубке 3 совмещают с меткой.
Значение давления, регистрируемое манометром 1, является началом отсчета р
0
. Затем стакан с раствором ПАВ
заменяют стаканом с пеной и трубку 3 опускают в пену на глубину 1 см. При соприкосновении с пеной из-за пони-
женного давления в пенных каналах жидкость стремится перейти из трубки 3 в пену, и мениск жидкости опускает-
ся. Перемещая поршень 2, создают дополнительное разрежение над мениском, добиваясь, чтобы жидкость из ка-
пилляра не вытекала в пену, но и не отсасывалась из нее. Давление р регистрируют по манометру 1.
Кинетические измерения давления в пенных каналах проводят до получения постоянного значения р, соот-
ветствующего максимуму утончения пленки, поскольку в процессе старения пен кривизна пенных каналов увели-
чивается, а давление в каналах Плато-Гиббса уменьшается. Равновесное капиллярное давление р
σ
находят как раз-
ность давлений р и р
0
.

Страницы