Конспект подготовлен студентами, не проходил проф. Редактуру и может содержать ошибки. Следите за обновлениями на vk. Com/teachinmsu

КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ
МАТВИЕНКО ВЛАДИМИР НИКОЛАЕВИЧ
КОНСПЕКТ ПОДГОТОВЛЕН СТУДЕНТАМИ, НЕ ПРОХОДИЛ
ПРОФ РЕДАКТУРУ И МОЖЕТ СОДЕРЖАТЬ ОШИБКИ
СЛЕДИТЕ ЗА ОБНОВЛЕНИЯМИ НА VK.COM/TEACHINMSU
для такой системы пограничный слой 𝛿 с особыми поверхностными свойствами, ко-
торые мы рассмотрим далее и также ввел, 𝑓
′
и 𝑓
′′
– плотности свободной энергии в
жидкости и газе, которые определены как 𝑓 = 𝜇𝑐 − 𝑝. Как видно, плотность энер-
гии в жидкой фазе намного выше, чем в газовой фазе. Также в поверхностном слое
из-за нескомпенсированности сил плотность энергии при приближении к границе
будет возрастать (так как число соседних атомов будет уменьшаться), а в газовой
фазе, плотность начинает убывать и становится меньше, чем была в жидкой фазе.
Именно этот полученный избыток, соответствующий площади фигуры и показы-
вающий разницу по сравнению с идеальным переходом (резким скачком в нуле),
будет поверхностной энергией (для твердых тел) или по другому поверхностным
натяжением (для жидкостей).
Рис. 10. Опыт Дюпре
Рис. 11. Распределение плотности энер-
гии
Аналогично будет устроено для любой двухкомпонентной системы с разделом
фаз. В такой системе также будет отличаться плотность в поверхностном слое, и ее
избыток также будет равен поверхностному натяжению.
Выпишем, чему равна свободная энергия Гельмгольца для такой системы
𝐹 = 𝐺 − 𝑝𝑉 = 𝜇𝑁 − 𝑝𝑉 = (𝜇𝑐 − 𝑝)𝑉
(58)
Как уже было написано ранее, плотность энергии 𝑓 = 𝜇𝑐−𝑝. Тогда для фаз находя-
щихся в равновесии, разделенных плоской поверхностью, энергии для идеального
случая и для системы с учетом энергии поверхности не равны, 𝐹 > 𝐹
′
+𝐹
′′
Избыток
свободной энергии системы по сравнению с идеальной системой:
𝐹
𝑠
= 𝐹 − (𝑓
′
𝑉
′
+ 𝑓
′′
𝑉
′′
) = 𝜎𝑆
(59)
Зная, что 𝐹 =
∞
∫︀
−∞
𝑓 (𝑥)𝑑𝑥𝑆
, получаем что
𝜎 =
𝐹 − (𝐹
′
+ 𝐹
′′
)
𝑆
=
∫︁
0
−∞
(𝑓 (𝑥) − 𝑓
′
(𝑥))𝑑𝑥 +
∫︁
∞
0
(𝑓 (𝑥) − 𝑓
′′
(𝑥))𝑑𝑥
(60)
28

жүктеу/скачать 3,75 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: