Вариант 7

1. Рассчитайте капиллярное давление в капле ртути с дисперсностью 1 мкм^-1, если поверхностное натяжение ртути составляет 0,475 Дж/м².

2. Капля воды массой 0,1 г введена между двумя параллельными стеклянными пластинами, причем краевой угол  = 0°. Какова сила притяжения между пластинами, если они находятся друг от друга на расстоянии 1 мкм. Поверхностное натяжение воды составляет 71,96 мДж/м², плотность воды 0,997 г/см³.

3. Рассчитайте межфазное натяжение в системе CaF₂ – вода, зная, что растворимость частиц CaF₂ диаметром 0,3 мкм превышает растворимость крупных кристаллов (при 293 К) на 18 % (масс). Плотность CaF₂ примите равной 2,5 г/см3.

4. Используя уравнение БЭТ, рассчитайте удельную поверхность адсорбента по данным об адсорбции азота:

	0,1	0,2	0,3	0,4
A103, м3/кг	0,71	0,31	0,93	1,09

Площадь, занимаемая молекулой азота в плотном монослое, равна 0,16 нм², плотность азота 1,25 кг/м³.

5. Рассчитайте и постройте интегральную кривую распределения пор по размерам (варианты I–II) по данным капиллярной конденсации паров метилового спирта на активном угле при 293 К:

I вариант

p10-2, Па	12,8	25,6	38,4	51,2	64,0	76,8	90	102
А, моль/кг
адсорбция	7,5	8,0	8,3	8,6	9,4	10,2	11,4	13
десорбция	7,5	8,3	9,0	9,6	10,0	11,0	11,7	13

II вариант

p10-2, Па	64,0	76,8	90,0	102,5	114,5	128
А, моль/кг
адсорбция	24,0	28,3	31,0	36,0	46,0	55,0
десорбция	24,0	30,0	37,5	44,0	50,0	55,0

Мольный объем спирта 40,6 см³/моль, давление насыщенного пара 12810² Па, поверхностное натяжение 22,6 мДж/м².

6. Найдите площадь, приходящуюся на одну молекулу в насыщенном адсорбционном слое анилина на поверхности его водного раствора с воздухом, если предельная адсорбция анилина составляет 610^-6 моль/м².

7. Полная обменная емкость сухого сульфокатионита КУ-2-8 в Nа⁺ – форме равна 4,8 моль-экв/кг. Определите предельно возможное количество (в г) кобальта(II) и бария(II), которое может сорбировать из соответствующих растворов 1 кг исходного ионита.

8. Результаты экспериментов Сведберга по определению среднего сдвига частиц золя платины в разных средах при 293 К следующие:

	104, Пас	, с	, мкм
Ацетон	3,2	1,60	6,2
Вода	10,0	0,65	2,1
Пропиловый спирт	22,6	0,45	1,3

На основании этих данных определите дисперсность частиц золя, а также коэффициенты диффузии частиц в указанных средах.

9. Рассчитайте, за какое время сферические частицы Al₂O₃, распределенные в среде с вязкостью 1,510^–3 Пас, оседают на высоту 1 см, если удельная поверхность частиц составляет: а) 104 м^–1; б) 10⁵ м^–1; в) 10⁶ м^–1. Плотности дисперсной фазы и дисперсионной среды равны соответственно 4 и 1 г/см³.

10. Постройте график зависимости электрокинетического потенциала поверхности дисперсной фазы (электрокорунд, –Al₂O₃) от концентрации электролита C_эл (гексаметафосфат натрия) по экспериментальным данным электроосмоса:

Cэл, %	0,02	0,05	0,10	0,20
103, мл	1,85	1,25	2,01	1,28
I103, А	1,70	1,70	2,15	3,30
102, Смм–1	2,40	3,91	6,10	10,20
102, Смм–1	7,76	6,42	0,49	0,20

и – соответственно удельная электропроводность дисперсионной среды и поверхностная проводимость.

Относительная диэлектрическая проницаемость растворов 80,1, вязкость 110^–3 Пас. Определите знак заряда поверхности мембраны, если растворы под действием тока перемещаются к катоду.

11. Определите электрокинетический потенциал на границе раздела фаз керамический фильтр – водный раствор КС1, если при протекании раствора под давлением 210⁴ Па потенциал течения равен 6,510^–3 В. Удельная электропроводность среды 1,310^–2 Смм^–1, вязкость 10^–3Пас, относительная диэлектрическая проницаемость 80,1.

12. Два пучка монохроматического света равной начальной интенсивности с ₁ = 440 нм (синий свет) и ₂ = 630 нм (красный свет) проходят через эмульсию бензола в воде. Рассчитайте отношение интенсивностей прошедшего света, если толщина слоя эмульсии равна: а) 1 см; б) 5 см; в) 10 см. Содержание дисперсной фазы 0,10% (об.), средний радиус частиц эмульсии 40 нм, показатель преломления бензола и воды соответственно n₁ = 1,501 и n₀ = 1,333. При расчете примите, что ослабление света происходит только в результате светорассеяния и показатели преломления не зависят от длины волны света.

13. Постройте изотерму поверхностного натяжения  = f(lnC) по результатам измерения поверхностного натяжения водных растворов додецилсульфата натрия C₁₂H₂₅OSO₃Na на границе с воздухом при 293 К:

C, ммоль/л	103, Дж/м2	C, ммоль/л	103, Дж/м2	C, ммоль/л	103, Дж/м2
0,2	67,3	1,2	51,8	5,0	36,8
0,3	65,0	1,4	49,9	6,0	36,5
0,5	61,0	1,6	48,0	7,0	36,4
0,6	59,4	1,8	46,7	10,0	36,3
0,8	56,4	2,0	45,1	15,0	36,3
1,0	54,0	3,0	40,6

Объясните, какие процессы, происходящие на поверхности системы и в ее объеме, обусловливают появление точек перегиба на изотерме. Рассчитайте площадь, занимаемую одной молекулой ПАВ в монослое и ККМ.

14. Время половинной коагуляции тумана минерального масла с удельной поверхностью 1,510⁷ м^–1, концентрацией 25 мг/л составляет 240 с. Рассчитайте и постройте кривую изменения суммарного числа частиц при коагуляции для следующих интервалов времени: 60, 120, 240, 480 и 600 с Плотность масла 0,970 г/см³.

15. При изучении коагуляции суспензии бентонитовой глины в воде методом счета частиц в ультрамикроскопе получены следующие данные:

, с	335	510	600	800
10–14, част./м3	2,52	1,92	1,75	1,49

Исходное число частиц в золе ₀ = 510¹⁴ част./м³. Проверьте применимость уравнения Смолуховского для описания данных по кинетике коагуляции. Рассчитайте время половинной коагуляции и число частиц 2-, 3-, 4-го порядка к моменту времени  = 800 с.

16. Постройте потенциальную кривую взаимодействия двух плоскопараллельных пластин, находящихся в водном растворе одно-одновалентного электролита, при значении потенциала диффузного слоя _ = 0,02 В. Рассчитайте суммарную энергию взаимодействия U = U_э + U_м при расстояниях между поверхностями пластин, равных 5, 10, 20, 30 и 50 нм, используя следующие данные: константа Гамакера A* = 510^–20 Дж, концентрация электролита 910^–4 моль/л, температура 273 К, диэлектрическая проницаемость среды 87,8.

17. Определите относительную деформацию образца полиуретанового каучука при различных температурах, если к нему приложено постоянное напряжение 510⁶ Н/м². Используйте следующие значения модуля упругой деформации:

T, К	233	263	293
E10–6, Н/м2	167,0	20,0	11,1

18. Рассчитайте по уравнению Марка – Хаувинка молекулярную массу натурального каучука, если характеристическая вязкость его раствора в бензоле [] = 0,126 м³/кг, константа K = 510^–5, параметр a = 0,67.