Вариант 9

1. Найдите поверхностное натяжение жидкости, если в капилляре с диаметром 2 мм она поднимается на высоту 15 мм. Плотность жидкости 0,998 г/см³, краевой угол мениска равен 0°. Сделайте предположение о природе жидкости.

2. Определите, насколько давление паров над каплями воды диаметром 0,2 мкм больше, чем давление паров над плоской поверхностью при температуре 298 К. Поверхностное натяжение воды 71,96 мДж/м², мольный объем воды 18,05 см³/моль.

Как изменится это давление, если дисперсность капель увеличится в 10 и 100 раз?

3. Рассчитайте работу адгезии для воды, глицерина, трикрезилфосфата и бензола, смачивающих фторопласт. Поверхностное натяжение (на границе с воздухом) воды, глицерина, трикрезилфосфата и бензола соответственно равны 71,96; 63,2; 40,9; 28,9 мДж/м², а краевые углы составляют 108, 100, 75 и 46°.

4. Ниже приведены результаты измерения адсорбции газообразного криптона (при 77,5 К) на катализаторе:

p, Па	13,22	23,99	49,13	75,70	91,22
A103, м3/кг	1,27	1,5	1,76	1,9	1,98

Значения А даны для криптона при нормальных условиях. Определите константы уравнения БЭТ и удельную поверхность катализатора, принимая, что один атом криптона занимает площадь 0,195 нм², p_s = = 342,6 Па, плотность криптона равна 3,74 кг/м³.

5. По уравнению Дубинина – Радушкевича рассчитайте объем пор цеолита, используя данные по адсорбции этана (298 К):

p10-3, Па	10	15	20	30
A, моль/кг	2,37	2,53	2,63	2,77

Давление насыщенного пара этана 3710⁵ Па, мольный объем этана 64 см³/моль.

6. При исследовании адсорбции стеариновой кислоты из ее растворов в н-гексане различных концентраций C на порошке стали получены результаты:

C105, моль/л	1	2	4	7	10	15	20	25
A103, кг/кг	0,768	0,864	1,00	1,17	1,30	1,47	1,60	1,70

Рассчитайте удельную поверхность порошка стали, принимая площадь 1 молекулы стеариновой кислоты в насыщенном монослое 0,20 нм².

7. Рассчитайте количество сульфокатионита в Н⁺– форме и анионита в ОН^– – форме, необходимое для очистки 1000 м³ природной воды, содержащей 0,025 г/л NaCl, 0,04 г/л MgSO₄, 0,12 г/л Са(НСО₃)₂. Полная обменная емкость катионита 4,2 экв/кг, анионита – 3,5 экв/кг.

8. Ниже приведены результаты изучения равновесного распределения частиц гидрозоля селена по высоте под действием силы тяжести (при 293 К):

h, мкм	50	850	1050	1250
Число частиц в единице объема	595	271	165	90

Используя эти данные, рассчитайте коэффициент диффузии частиц селена в воде. Плотность селена примите равной 4,81 г/см³, плотность воды 1 г/см³, вязкость воды 110^–3 Пас.

9. Рассчитайте толщину диффузного ионного слоя  на поверхности твердой пластинки, помещенной в водные растворы с содержанием индифферентного электролита KCl: а) 110^–5; б) 110^–3; в) 110^–1 моль/л. Относительную диэлектрическую проницаемость растворов при 298 К примите равной 78,5. Постройте график зависимости от расстояния, которое изменяется от  до 5.

10. Рассчитайте электрофоретическую скорость передвижения частиц золя трисульфида мышьяка по следующим данным:  – потенциал частиц –42,3 мВ, расстояние между электродами 0,4 м, внешняя разность потенциала 149 В, вязкость среды 110^–3 Пас, относительная диэлектрическая проницаемость 80,1.

11. Водный раствор NaCl под давлением 4,910⁴ Па проходит через кварцевую мембрану. Вычислите потенциал течения на границе мембрана–раствор, если –потенциал равен 0,04 В, удельная электропроводность среды 110^–2 Смм^–1, вязкость 110^–3 Пас, относительная диэлектрическая проницаемость 80,1.

12. Используя закономерности светорассеяния в соответствии с теорией Рэлея и ослабления светового потока в соответствии с законом Бугера – Ламберта – Бера, рассчитайте радиус частиц дивинилстирольного латекса (варианты I–IV) по результатам измерения оптической плотности D в кювете длиной 5,01 см при длине волны света :

	I	II	III	IV
Концентрация латекса, г/л	0,2	0,5	0,4	0,8
, нм	400	440	490	540
D	0,347	0,402	0,552	0,203

Плотность и показатель преломления дисперсной фазы равны 0,945 г/см³ и 1,653, показатель преломления воды 1,333.

13. Постройте график зависимости приведенного осмотического давления  от концентрации C раствора сополимера стирола и метакриловой кислоты в толуоле (Т = 300 К) по следующим данным:

C, г/л	1,1	2,8	5,4	7,6	9,4	8,5
10–2, Па	0,098	0,373	1,064	1,874	2,717	2,330

Рассчитайте молекулярную массу сополимера и второй вириальный коэффициент.

14. По экспериментальным данным время половинной коагуляции гидрозоля составляет 340 с при исходной частичной концентрации частиц 2,5210¹⁴ част./м³, вязкости дисперсионной среды 110^–3 Пас и температуре 293 К. Сделайте вывод, быстрой или медленной является коагуляция. Как изменится скорость коагуляции, если вязкость среды увеличить в 3 раза?

15. Рассчитайте и постройте графическую зависимость энергии притяжения для плоскопараллельных пластин в водной среде от расстояния между ними, изменяющегося от 5 до 100 нм. Константу молекулярных сил Гамакера примите равной 210^–20 Дж.

16. Рассчитайте и постройте потенциальную кривую взаимодействия сферических частиц диаметром 200 нм в водном растворе NaCl по следующим данным: потенциал _ = 20 мВ, константа Гамакера A* = 0,510^–19 Дж, параметр  = 110⁸ м^–1 и температура 293 К. Значения суммарной энергии взаимодействия частиц определите при расстояниях между поверхностями 2, 5, 10, 20 и 40 нм.

17. Определите диаметр сечения капиллярного вискозиметра длиной 5 см, если 3 мл ньютоновской жидкости с вязкостью 110^–3 Пас протекают через него под давлением в 100 Н/м² за 61 с.

18. При измерении вязкости растворов 1,4цис-полиизопрена в толуоле получены с помощью капиллярного вискозиметра следующие данные:

C, г/л	0	1,41	1,94	2,59	3,24	3,89
Время истечения раствора , с	171,5	216,1	234,0	257,3	282,6	308,1

Рассчитайте значения относительной, удельной, приведенной вязкости растворов полимеров. Постройте график зависимости _уд/C =f(C) и определите характеристическую вязкость раствора [] и вискозиметрическую константу Хаггинса K'.