Реферат по дисциплине "Медицинская биофизика" на тему "Капиллярное явление" студент гр. 111Б



Pdf көрінісі
бет2/8
Дата04.04.2023
өлшемі327 Kb.
#78989
түріРеферат
1   2   3   4   5   6   7   8
Капиллярное давление 
Так как силы поверхностного (межфазного) натяжения направлены по 
касательной к поверхности жидкости, искривление последней ведет к появлению 
составляющей, направленной внутрь объема жидкости. В результате возникает 
капиллярное давление, величина которого Dp связана со средним радиусом 
кривизны поверхности r0 уравнением Лапласа: 
Dp = p1 - p2 = 2s12/r0, (1) 
где p1 и p2 - давления в жидкости 1 и соседней фазе 2 (газе или жидкости), 
s12 - поверхностное (межфазное) натяжение.
Если поверхность жидкости вогнута (r0<0), давление в ней оказывается 
пониженным по сравнению с давлением в соседней фазе p1 < р2 и Dp < 0. Для 
выпуклых поверхностей (r0 > 0) знак Dp изменяется на обратный.
Отрицательное капиллярное давление, возникающее в случае смачивания 
жидкостью стенок капилляра, приводит к тому, что жидкость будет всасываться 
в капилляр до тех пор, пока вес столба жидкости высотой h не уравновесит 
перепад давления Dp. В состоянии равновесия высота капиллярного поднятия 
определяется формулой Жюрена 



где r1 и r2 - плотности жидкости 1 и среды 2, g - ускорение силы тяжести, 
r - радиус капилляра, q - краевой угол смачивания. Для несмачивающих стенки 
капилляра жидкостей cos q < 0, что приводит к опусканию жидкости в капилляре 
ниже уровня плоской поверхности (h < 0).
Из выражения (2) следует определение капиллярной постоянной жидкости 
а = [2s12/(r1 — r2)g]1/2. Она имеет размерность длины и характеризует линейный 
размер Z [ а, при котором становятся существенными капиллярные явления Так, 
для воды при 20 °С а = 0,38 см. При слабой гравитации (g : 0) значение а 
возрастает. На участке контакта частиц капиллярная конденсация приводит к 
стягиванию частиц под действием пониженного давления Dp < 0. 
Уравнение Кельвина. Искривление поверхности жидкости приводит к 
изменению над ней равновесного давления пара р по сравнению с давлением 
насыщенного пара ps над плоской поверхностью при той же температуре Т. Эти 
изменения описываются уравнением Кельвина: 
где - молярный объем жидкости, R - газовая постоянная. Понижение или 
повышение давления пара зависит от знака кривизны поверхности: над 
выпуклыми поверхностями (r0 > 0) p > ps; над вогнутыми (r0 < 0) р < рs. . Так, 
над каплями давление пара повышено; в пузырьках, наоборот, понижено.
На основании уравнения Кельвина рассчитывают заполнение капилляров 
или пористых тел при капиллярной конденсации. Так как значения р различны 
для частиц разных размеров или для участков поверхности, имеющей впадины и 
выступы, уравнение (3) определяет и направление переноса вещества в процессе 
перехода системы к состоянию равновесия.
Это приводит, в частности, к тому, что относительно крупные капли или 
частицы растут за счет испарения (растворения) более мелких, а неровности 



поверхности некристаллические тела сглаживаются за счет растворения 
выступов и залечивания впадин. Заметные различия давления пара и 
растворимости имеют место лишь при достаточно малых r0 (для воды, например, 
при r0 [ 0,1 мкм). Поэтому уравнение Кельвина часто используется для 
характеристики состояния коллоидных систем и пористых тел и процессов в них. 


Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4   5   6   7   8




©emirsaba.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет