Поняття поверхневої та повної енергії кристалічних тіл.
Полная энергия связи для атома или иона для кубической кристаллической решётки: Е=6Е1+12Е2,
Е1-энергия связи по поверхности между кубами, Е2- энергия связи по граням куба.
Частицы кристаллической решётки ( атом, ион, молекула) расположенные внутри кристалла испытывают силы взаимодействия со стороны всех окружающих соседних частиц и находятся в состоянии равновесия.
Равнодействующая всех этих сил со стороны окружающих частиц на эту частицу = 0.
В иных условиях находится частица кристалла на его поверхности, т.к. взаимодействующие с ней частицы находятся только с одной стороны ( со стороны кристалла). Чтобы при таком несиметричном силовом поле равнодействующая всех сил, действующих на поверхность частицы равнялась «0» частицы кристалла вблизи поверхности должны распологаться иначе, чем на внутренних участах кристалла. Эти участки образуют поверхностный слой.
Чтобы переместить внутреннюю частицу тела на поверхность твёрдого тела нужно совершить определённую работу, которая переходит в потенциальную энергию поверхностной частицы. Отсюда следует, что все частицы в поверхностном слое обладают большим запасом потенциальной энергии, чем внутрение частицы. На поверхности твёрдого тела сосредотачивается избыток энергии.
Избыток энергии поверхностного слоя отнесённый к единице площади называется удельной потенциальной энергией (σ).
Работа(энергия), которую необходимо затратить на образование единицы новой поверхности ПЭ
σ [ Эрг/см2 ]
Всякий кристалл обладает внутренней и поверхностной энергией.
Внутрення энергия измеряется той работой, которую нужно затратить чтобы разделить кристалл на частицы и удалить их на такое расстояние друг от друга при котором прекращается взаимодействие между ними.
Эта внутренняя энергия пропорциональна объёму кристалла и для двух кристаллов одного и того же вещества имеющего одинаковый объём она одинакова.
Поверхностная энергия пропорциональна поверхности кристалла, следовательно – полная энергия кристалла состоит из внутренней энергии и поверхностной энергии.
Если взять два кристалла одного и того же вещества с одинаковыми объёмами на разных поверхностях, то полная энергия будет больше у кристалла с большей поверхностью.
Поверхностная энергия – сила, которую необходимо приложить к единице длины, чтобы разорвать поверхностный слой. В этом случае σ имеет размерность [ дин/см].
Поверхностная энергия и поверхностное натяжение – синонимы.
6. Основні поняття з термодинаміки, термодинамічні параметри, функціх стану.
В качестве переменных параметров используются: температура, число молей, объём, давление, образованные от функции – термодинамические функции.
Функции, которые не зависят от процесса, т.е. пути перехода от одного состояния к другому – функции состояния.
Среди термодинамических функций есть характеристические функции – функции состояния при помощи которых в явной форме могут быть выражены термодинамические свойства системы.
Основные характеристические функции:
U- внутрення энергия тела, которая зависит от его внутреннего состояния. Состоит из энергии теплового движения атомов или молекул и энергии межмолекулярных и внутриатомных взаимодействий.
H=U+pV – энтальпия (количество тепла сообщённое системе)
F=U-TS – свободная энергия Гельмгольца (убыль определяет работу, совершаемую системой в обратимом изотермическом процессе).
G=H-TS=U+pV-TS – свободная энергия Гибба, та часть энергии которая выделяется или поглощается при химической реакции, протекающей при постоянной температуре и давлении.
S-энтропия, функция состояния термодинамической системы, характеризующая направление протекания процесса теплообмена между системой и окружающей (внешней) средой.
Схема взаимосвязи между характеристическими функциями.
