Definícia medzishreného napätia, rovnica, jednotky a meranie

Ten rozkladací napätie (γ) je čistá sila na jednotku dĺžky, ktorá sa vyvíja na kontaktnom povrchu medzi jednou fázou (tuhá látka alebo kvapalina) a inou (pevná látka, kvapalina alebo sóda). Čistá sila je vertikálna k kontaktnému povrchu a je nasmerovaná do fáz.

Keď je jednou z fáz plyn, zvyčajne sa volá povrchové napätie. Fázy v kontakte sú nemiešateľné, to znamená, že sa nemôžu medzi sebou rozpustiť, aby vytvorili roztok. Kontaktná oblasť medzi fázami je geometrická separačná plocha Rozhranie. Interfaciálne napätie je spôsobené intermolekulárnymi silami prítomnými na rozhraní.

Sily medzi molekulami kvapaliny v kontakte so vzduchom [Booyabazooka (https: // commons.Wikimedia.Org/wiki/file: wassermoK%c3%bcleint%c3%b6pfchen.Svg)]

Interfaciálne napätie hrá dôležitú úlohu v mnohých medzifázových javoch a procesoch, ako sú emulzie a produkcia ropy.

[TOC]

Definícia

Vlastnosti rozhrania sa nerovná vlastnostiam vo fázach v kontakte, pretože sa prejavujú rôzne molekulárne interakcie, pretože v tejto oblasti existujú molekuly, ktoré patria do jednej fázy aj druhej fázy.

Molekuly vo fáze interagujú so susednými molekulami, ktoré majú podobné vlastnosti. V dôsledku toho je vnútorná sieťová sila neplatná, pretože atraktívne a odpudivé interakcie sú rovnaké vo všetkých možných smeroch.

Molekuly, ktoré sú na povrchu medzi týmito dvoma fázami, sú obklopené molekulami tej istej fázy, ale aj susednými molekulami druhej fázy.

V tomto prípade nie je čistá sila neplatná a je nasmerovaná do fázy, v ktorej je väčšia interakcia. Výsledkom je, že energetický stav molekúl na povrchu je väčší ako stav energie vo fáze.

Môže vám slúžiť: parabolický záber: charakteristiky, vzorce a rovnice, príklady

Čistá sila, ktorá pôsobí smerom k dĺžke vnútra na jednotku pozdĺž rozhrania, je medzifázové napätie. Vďaka tejto sile majú molekuly spontánne tendenciu minimalizovať energiu minimalizáciou povrchovej plochy pre každú objemovú jednotku.

Definícia založená na práci a energii

Aby som prilákal molekulu zvnútra na povrch, je potrebné, aby sily pôsobiace na molekulu prekonali čistú silu. Inými slovami, je potrebná práca na zvýšenie povrchu rozhrania.

Pevnosť potrebná na zvýšenie rozhraní regiónu. (https: // commons.Wikimedia.org/wiki/súbor: Surface_growing.Png)

Čím väčšia je väčšia intermolekulárna sila, je práca, ktorá sa má vykonať, a čím väčší vstup energie. Z tohto dôvodu je medzifázové napätie definované aj podľa práce alebo na základe energie, ako je uvedené nižšie:

Interfaciálne napätie je práca potrebná na vytvorenie oblasti jednotky na rozhraní. Podobne je medzifázové napätie definované ako voľná energia potrebná na jednotku vytvorenej oblasti.

Jednotky rovnice a rozhrania napätia

Rovnica medzifázového napätia v závislosti od intermolekulárnej siete je:

γ = F/2l          [1]

F = Čistá sila

l = dĺžka rozhrania

Číslo 2, ktoré sa objaví v rovnici [1], znamená, že existujú dva povrchy, jeden pre každú tvár rozhrania.

Rozdelené napätie v závislosti od práce potrebnej na generovanie jednotky povrchovej plochy je vyjadrené nasledujúcou rovnicou:

γ = W/ΔA          [2]

W = Práca

ΔA = Zvýšenie plochy povrchu

Vytvorenie medzifázovej oblasti je sprevádzané zvýšením energie bez tréningu.

γ = ΔE/ΔA          [3]

ΔE = Energia tvorby rozhrania

Môže vám slúžiť: vykurovacia krivka: Čo je to, ako sa to robí, príklady

Jednotky medzifázového napätia v medzinárodnom systéme sú N/M alebo Joules/M². Zvyčajne sa používa dynas/cm alebo mn/m.

Závislosť od teploty

Jedným z hlavných faktorov, ktoré ovplyvňujú interfaciálne napätie, je teplota. Keď teplota zvyšuje interakčné sily, v dôsledku toho klesá čistá sila, ktorá sa sťahuje na povrchu, a spôsobuje zníženie medzifázového napätia.

Povrchové napätie v závislosti od teploty vody a aire [(https: // commons.Wikimedia.org/wiki/file: capture_dependence_surface_tión_of_water.Svg)]

Ak sa teplota stále zvyšuje, príde čas, keď bude rozptýlené napätie zrušené a medzi fázami nebude separačný povrch. Teplota, pri ktorej je rušné napätie rozhrania, sa nazýva kritická teplota (tón_c).

Dôvod, prečo sa medzifázové napätie znižuje, je to, že keď teplota zvyšuje kinetickú energiu v dôsledku zvýšenia tepelného pohybu molekúl.

Meranie medzifázového napätia

Existujú rôzne metódy experimentálneho merania medzifázového napätia, medzi ktorými je možné zvoliť najvhodnejšie podľa charakteristických vlastností fáz v kontaktných a experimentálnych podmienkach.

Medzi tieto metódy patrí metóda Wilhelmy Plate, metóda Du Nouy Ring, Metóda čakajúcej kvapky a metóda rotujúcej kvapky.

Metóda doska s doskou

Skladá sa z merania sily smerom nadol, ktorá vyvíja povrch kvapalnej fázy na hliníkovej alebo sklenenej doske. Čistá sila vyvíjaná na dosku sa rovná hmotnosti plus napätia sily. Hmotnosť dosky sa získa spôsobom.

Metóda krúžku du nouy

Pri tejto metóde sa sila meria na oddelenie povrchu kovového kruhu od povrchu kvapaliny, ktorý zabezpečuje, že pred meraním je krúžok úplne ponorený do kvapaliny. Separačná sila sa rovná medzifázovému napätiu a meria sa pomocou vysokej presnej rovnováhy.

Môže vám slúžiť: Planck Constant: vzorce, hodnoty a cvičenia

Čaká metóda kvapky

Táto metóda je založená na meraní deformácie kvapky visiacej z kapiláry. Kvapka je udržiavaná v rovnováhe pri zavesení, pretože napätie sa rovná hmotnosti kvapky.

Predĺženie kvapky je úmerné hmotnosti kvapky. Metóda je založená na určovaní dĺžky dĺžky kvapky v dôsledku jej hmotnosti.

Metóda svahového poklesu [podľa urocyonu (https: // commons.Wikimedia.org/wiki/súbor: Pendant_drop_test.Svg)]

Metóda rotácie

Metóda rotujúcej kvapky je veľmi užitočná na meranie veľmi nízkeho medzifázového napätia, ktoré sa vzťahuje na proces výroby emulzií a mikroemulzií.

Skladá sa z umiestnenia kvapky menej hustej tekutiny do kapilárnej trubice plnej inej tekutiny. Kvapka je vystavená odstredivej sile v dôsledku rotačného pohybu, s veľkou rýchlosťou, ktorá predlžuje kvapku na osi y a je proti napätiu sily.

Rozdelené napätie sa získa z rozmerov geometrického tvaru dny, deformované a rýchlosť rotácie.

Odkazy

1. Tadros, t f. Naneste povrchovo aktívne látky. Berkshire, UK: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co, 2005.
2. Van oss, c j. Medzifázové sily vo vodných médiách. Florida, USA: Taylor & Francis Group, 2006.
3. Postava, l a teixeira, a. Fyzika potravín: fyzikálne vlastnosti - meranie a aplikácie. Nemecko: Springer, 2007.
4. Anton de Salager, r e. Rozkladací napätie. Mérida: Firp - Universidad de Los Andes, 2005.
5. Speight, J G. Príručka analýzy ropných produktov. New Jersey, USA: Jhon Wiley & Sons, 2015.
6. Adamson, W a Gast, P. Fyzikálna chémia povrchov . USA: John Wiley & Sons, Inc. , 1997.
7. Tupý, m j. Viacfázový prietok v priepustnom priemere: perspektíva v rozsahu pórov. Cambridge, UK: Cambridge University Press, 2017.