Досега сме разгледали повърхностни явления в системи, в които фазите на съпътстващи са разделени Повърхностното граница равнина (с голям радиус на кривината. - виж по-долу). Извивката на интерфейса променя термодинамичните свойства на системата и прави някои важни ефекти, свързани с броя на капилярните явления.
Налягането в контакт фазите се разделят чрез плоска повърхност в равновесие са еднакви. В контраст, налягането в фазите се разделят с извита повърхност, например сферична, се различават.
Пример. Това се вижда лесно от примера на образуването на сапун мехурчета, ако остане в отвора на отворена тръба под действието на по-голямо налягане в балона въздух излиза, и размера на балон ще намалее до изчезването. Това намалява повърхността на мехурчето и свързаната с повърхностната енергия.
(. Радиус кривина - виж по-долу) за излишното налягане нараства с намаляването на балон радиус може да се окаже балон духаше два различни размери, а след това да ги съчетава: малък балон ще намалее, и голямо увеличение до пълното прехвърляне на въздуха от малки до големи.
Припомнете си, че в резултат на излишък повърхностната енергия на течната фаза поради неговата подвижност става сферична форма в условия на безтегловност. Водата в реки, морета, езера, има плоска повърхност само защото силата на тежестта (F). В условията на намаляващо количество течност намалява ролята си, тъй като F
г 2; Ssp = ↑. Развитието на ролята на повърхностна енергия се изразява в появата на повърхността кривината на течната фаза.
Разглеждане на промяна в налягането на наситените течен пара на кривина на повърхността (наречена наситена пара в равновесие с течност) в три случая: плосък течна повърхност, повърхността на течността е вдлъбната и изпъкнала повърхност на течността (ris.2.29)
Ris.2.29. Междумолекулни взаимодействия на извитата повърхност на течността
Най-интензивно взаимодействието между течността в повърхностния слой се наблюдава в случай на вдлъбнатата повърхност (2). Тук всяка повърхност молекула заобиколен от максимален брой "съседи". Добив това в газова фаза в този случай ще изисква голямо количество енергия. Поради това се очаква, че върху вдлъбнатата на наситен парното налягане е минималната повърхност.
В случай на изпъкнала повърхност на течността (3) броят на молекули около избраната повърхност молекулата, а най-ниската, съответно, налягането на наситената пара ще бъде максимално. Средна позиция е заета от плоска повърхност.
Така налягането на наситената пара зависи от кривината на повърхността на течността: над изпъкналата повърхност е по-вдлъбната и над нея е по-малко от над равнината. И по-голямата кривина на повърхността, по-различни един от друг над равнината на налягане и извита повърхност.
Да разгледаме резултат на влиянието на кривината на интерфейса между две несъвместими течности на вътрешния Р налягане в контакт фази.
Фиг. 2.30. Ефект на повърхност кривина на вътрешното налягане в този раздел
Кривината на повърхността предизвиква промяна в областта и позицията на интерфейса, които могат да експресират промяна в повърхностна енергия (# 963; DS), обема промяна фаза 1 и 2: DV1 = -dV2, което води до промяна в енергия # 916 Е фази 1 и 2 # 916; Е1 = Р1 и DV1 # 916; Е2 = Р2 dv2 (Р1 и Р2 - вътрешно налягане вътре фази).
Съотношението между енергиите на повърхността и "вътрешна" могат да бъдат написани с помощта на общата формула 1 и 2 по отношение на законите на термодинамиката Хелмхолц F енергия при Т = конст:
Когато равновесие фаза # 916; F = 0, тогава
(Р1 - Р2) dv2 + # 963; DS = 0, # 916; P = p2 - p1 = # 963; (2.101)
- кривината на повърхността. Колкото по-голямо повърхностното напрежение, толкова по-голям ефект на повърхността кривина. Изводът от следното уравнение:
Свързани статии