Теоретические основы защиты окружающей среды. Ветошкин А.Г. - 27 стр.

     Для увеличения поверхности конденсированных веществ требуется ра-
зорвать связи, существующие между их частицами, т.е. произвести опреде-
ленную работу. Величина этой работы, отнесенная к единице площади, полу-
чила название поверхностного натяжения. Единицей его измерения являет-
ся Дж/м2. Избыток поверхностной энергии (поверхностное натяжение) при-
водит к тому, что возникают силы, стремящиеся сократить поверхность, что-
бы минимизировать ее энергетический уровень. Они направлены по каса-
тельной к поверхности и имеют размерность Н/м, вытекающую из размерно-
сти работы 1 Дж/м2 по образованию свободной поверхности с учетом того,
что 1 Дж = 1 Н.м.
     Поверхностное натяжение различных веществ неодинаково. Для жидко-
стей, в частности для ряда водных растворов солей, углеводородов, спиртов,
оно при 20°С составляет 15…30 мДж/м2, для воды 72 мДж/м2, для расплавов
и шлаков изменяется от нескольких сотен до тысячи и более мДж/м2.
     Определено, что с повышением температуры поверхностное натяжение
жидкости линейно уменьшается. Д.И.Менделеев (1860 г.) установил сущест-
вование такой температуры, при которой поверхностное натяжение стано-
вится равным нулю, т.е. исчезает различие между жидкостью и паром. Выше
этой температуры вещество уже не может находиться в жидком состоянии
(критическая температура).
     Поверхностное натяжение растворов может сильно отличаться от по-
верхностных свойств чистых жидкостей. В растворе самопроизвольно проте-
кает процесс перехода в поверхностный слой и увеличение концентрации то-
го компонента, от прибавления которого поверхностное натяжение жидкости
уменьшается, т.е. снижается избыточная поверхностная энергия. Обычно та-
ким компонентом является тот, который в чистом состоянии обладает мень-
шим поверхностным натяжением. Вещества, сильно снижающие поверхно-
стное натяжение жидкости, называют поверхностно-активными веществами
(ПАВ).
     На границе раздела двух несмешивающихся жидкостей также имеется
избыточная энергия, которая называется межфазным натяжением. В про-
стейшем случае, когда одна жидкость полностью растекается по поверхности
другой, соблюдается правило Антонова:
             σ1,2 = σ1 - σ2,                              (1.13)
где σ1,2 - межфазное натяжение на границе фаз 1-2; σ1 и σ2 - поверхностное
натяжение этих фаз.
     Отклонения от правила Антонова, связанные с неполной взаимной сма-
чиваемостью жидкости, составляют обычно 3…5%.
     При отрыве одной фазы от другой, например жидкости от твердого тела,
выполняется работа W, называемая адгезией. Показано, что на границе фаз 1-
2:
                 Wадг = σ1 +σ2 - σ1,2.                 (1.14)
     Отрыв одного слоя вещества от другого слоя этого же вещества потре-
бует работы, называемой когезией. Работа когезии

                                    27