Фазалардың агрегаттық жай-кҥйі бойынша дисперстік

221
бӛліктердің саны мен бетінің зарядының тҧрақты мәндерінде келесіні 
жазуға болады 
(8.3) 
(8.2) Теңдеуі Гиббс энергиясына қатысты ғана емес, сонымен 
қатар басқа да термодинамикалық әлеуеттерге (энтальпия H, ішкі энергия 
U және Гельмгольц энергиясы A) қатысты жазылуы мҥмкін болғандықтан, 
фаза аралық кернеу кез-келген термодинамикалық әлеуеттің ішінара 
туындысы болып табылады, міне осылай фаза аралық кернеу дегеніміз кез 
келген термодинамикалық әлеуетттің фазааралық бетінің ауданына 
қатысты және фазааралық алаңы бойынша келесідей тҧрақты 
параметрлері болады: 
(8.4) 
Фазааралық керіліс алаңның бірлігіне арналған энергиямен 
анықталғандықтан, СИ жҥйесіндегі оның ӛлшеу бірлігі Дж/м
2
немесе (бҧл 
бірдей) Н/м.
Сҧйықтық пен газ (әдетте ауа) арасындағы жазықтықты бӛлу туралы 
айтқан кезде, кӛбінесе «аралық шиеленіс» терминінің орнына «бетінің 
кернеуі» термині қолданылады. Беттік керілу молекулалардың ҥздіксіз 
фазадан фазааралық бетіне кӛшу жҧмысы ретінде қарастырылуы мҥмкін. 
Жазықтықтағы беттік керілу молекулааралық байланыстардың ҥзілуіне 
қатысты жҧмыстармен байланысты болғандықтан, ӛзі де соған негізделген. 
Берілген сҧйықтықтағы молекулааралық байланыстар неғҧрлым кҥштірек 
байқалса, ауамен шекарадағы жазықтық кернеуі соғҧрлым жоғары болады 
Сондықтан полярлы емес сҧйықтықтарда беттік керілу аз, полярлықта 
кӛп.Тҧрақты температурада беттік керілу сҧйықтық шекарасында ауамен 
ӛзгермейді, ӛйткені сҧйықтық беті мінсіз тегіс болып табылады және 
энергетикалық біртекті болады әр тҥрлі ақаулары бар және біртекті емес 
қатты денелерден айырмашылығы байқалады.
Сҧйықтық тамшысын қарастырайық (8.1 сур.) кӛлемі Спри Т тҧрақты 
температурада заттардың n молін қамтиды. Осы тамшыны екі тамшы 
болатындай бӛлеміз жиынтық кӛлемі тҧрақты және V тең болады заттың n 
мольдерінің жалпы саны ӛзгермейді. Осы жерде жҥйенің толық ішкі 
энергиясы қалай ӛзгеретінін қарастырайық.Термодинамиканың бірінші 
және екінші заңдарының ішкі энергия ҥшін қорытылған теңдеуін жазамыз. 
(8. 5) 

222
8.1.сурет Гиббс—Гельмгольц теңдеуінің қорытындысы 
Жидкость – сҧйықтық
Біздің жағдайда (V және n) мәндері тҧрақты болғанда pd V = 0 жәнe
= 0; фазааралық жазықтық беті зарядталмаған болса, онда θdq= 
0; нәтижесінде келесіні аламыз 
(8.6) 
дифференциал белгісінің астында экстенсивті (заттың санына тәуелді) 
шамалар тҧрғандықтан, мынаны жазуға болады 
(8.7) 
As бӛле отырып, келесі теңдеуді аламыз: 
(8.8) 
Бҧл жердегі q
s
— жазықтық бірлігінің жылуы, TSs тең болады. 
Энтропияны S
s
айырбастай отырып S
s
= - (dG
s
/дТ) аламыз, G
s
сҧйықтығы 
ҥшін G
s
= ζ (сҧйықтық беті мінсіз тегіс және энергетикалық біртекті 
болады), сондықтан мынаны аламыз 
(8.9) 
(8.9) теңдеуі Гиббс—Гельмгольц теңдеуі деп аталады. Ол U
s
ішкі толық 
ҥлестік жазықтық энергияны жазықтық кернеумен байланыстырады 
(Гиббс энергиясы). 
Есептеу кезінде осы теңдеуді пайдалану ҥшін беттік керілудің 
температураға тәуелділігін білу қажет. Ӛйткені, беттік кернеу 
молекулааралық іс-қимылға негізделгендіктен температура ӛскен сайын 
молекулалардың қозғалғыштығы артады.Бҧл беттік кернеуді тӛмендетеді. 
Зерттеу арқылы бҧл тәуелділік сызықтық екені кӛрсетілді: 
(8.10) 
мҧндағы ζ
T
, ζ
0
— беттік температура Т және стандартты температурасы Т0 
болғандағы жазықтық кернеу; ∆Т = Т - Т
0
; а = дσ/дТ= = const — 
температуралық коэффициент. 
Гиббс—Гельмгольц теңдеуіне талдау жҥгіземіз және толық жазықтық 
энергияның температураға тәуелді емес екенін кӛрсетеміз. Ол ҥшін (8.9) 
теңдеуін тӛмендегі температурада дифференциялаймыз: 
(8. 11) 
Ӛйткені сызықтық функцияның екінші туындысы ((8.10 теңдеу)) д
2
σ/дТ
2
= 
0 болса, онда теңдеудің сол жақ бӛлігі (8.11) нӛлге тең, яғни толық беттік 
энергия температураға тәуелді емес: дU
s
/дТ = 0. Сыни температураға тең 
температурада, беттік кернеу және толық беттік энергия нӛлге айналады. 
Бҧл дегеніміз, осы температурада фазалардың бӛлу шекарасы жоғалады -, 

223
яғни дисперстік жҥйенің ӛзі де жоғалады дегенді білдіреді. 

жүктеу/скачать 9,08 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: