Контрольная работа № 3_40 по курсу «Физика растворов», 4 курс

1. Дайте определение поверхностного натяжения.

Величина работы, (в изотермических условиях) которую необходимо затратить на увеличение поверхности на 1м² (или на образование этой поверхности) выраженная в дж/м² численно равна свободной поверхностной энергии 1м² поверхности. Это и есть величина поверхностного натяжения.

(поверхностное натяжение представляет собой избыток свободной энергии, приходящейся на 1м² поверхности раздела)

Поверхностное натяжение можно выразить и силой, направленной параллельно поверхности на единицу длины контура, ограничивающего данную поверхность (Н/м).

Поверхностное натяжение определяется межмолекулярным взаимодействием

2. Что представляет собой эффект Марангони и в чем его причина?

Растекание жидкости с малым  по поверхности жидкости с большим  - эффект Марангони

Условие растекания жидкости 1 по жидкости 2

₁, ₂ - поверхностное натяжение на границе «жидкость – воздух» 1-ой и 2-ой жидкостей соответственно

3. Проанализируйте область контакта трех фаз: газообразной, жидкой и твердой.

граница раздела 3-х фаз

4. Что такое краевой угол смачивания и как он определяется?

краевой угол  (см. рис. вопроса 3)

(условились отсчитывать  в сторону жидкой фазы)

(если граница “твердое тело - жидкость1 - жидкость2” угол  отсчитывается в сторону более полярной жидкости)

5. Что такое явление адсорбции.

Явление образования слоя с повышенной концентрацией газа или растворенного вещества на границе раздела фаз называется адсорбцией

6. Напишите уравнение изотермы адсорбции Гиббса.

величина адсорбции (избыток растворенного вещества в молях на единицу площади поверхности)

7. Нарисуйте зависимость величины поверхностного натяжения от концентрации поверхностно-активного вещества.

8. Нарисуйте зависимость величины поверхностного натяжения от концентрации поверхностно-неактивного вещества.

9. В чём особенности структуры молекул поверхностно-активных веществ?

Поверхностно-активные вещества- органические водорастворимые молекулы с полярностью меньше, чем у воды (аминокислоты, карбоновые кислоты, спирты, эфиры, белки и т.д.) (см. рис. вопроса 10)

10. Как ориентируются поверхностно-активные молекулы в адсорбционном слое на границе «вода – воздух»? ????????????????????????

11. Нарисуйте и проанализируйте “-S”-изотермы.

Участок а

 - пренебрежимо мало, S – велико. Пленки в “газообразном”

состоянии;

S = nRT

Для данного количества вещества при данной температуре

nRT=const, Таким образом (гипербола)

Участок b

взаимодействие молекул; образуются агрегаты молекул

вещества в слое (островного типа). Переход в “конденсированное”

состояние из “газообразного”. Поверхностное давление в пленке

остается постоянным

 = const

Участок с

однородная монослойная пленка, все молекулы в которой ориентированы и максимально сближены. Т.е. на каждую молекулу приходится минимальная площадь S_o. Давление растет при неизменной площади.

Участок d

“коллапс”, возникают многослойные структуры