Задачи для самостоятельного решения

Часть 1. Термодинамика поверхностного слоя.

1. Суммарная поверхность коллоидного золота, образовавшегося из 5 г Au, составляет 30,6 м². Определите удельную поверхность частиц, дисперсность и размер частиц гидрозоля, считая их кубическими. Плотность золота 19,6·10³ кг/м³.

2. Приняв, что в золе серебра каждая частица представляет собой куб с длиной ребра 40 нм, определите, сколько ультрамикрогетерогенных частиц может получиться из 10 г серебра. Плотность Ag 1,05·10⁴ кг/м³.

3. Вычислите удельную поверхность гидрозоля сернистого мышьяка, средний диаметр частиц которого равен 100 нм, а плотность 3,43·10³ кг/м³. (Ответ дать в м^-1 и в м²/кг).

4. Золь ртути состоит из сферических частиц диаметром 40 нм. Чему равна суммарная поверхность частиц, образующихся из 3 г ртути. Плотность ртути 13,56·10³ кг/м³.

5. Удельная поверхность суспензии селена 15·10⁵ м^-1. Определите общую поверхность частиц суспензии, если последнего взято 8 г. Плотность селена 4,28·10³ кг/м³.

6. Вычислите удельную поверхность угля, применяемого в топках для пылевидного топлива, если известно, что угольная пыль предварительно просеивается через сито с отверстиями в 50 мкм. Плотность угля 1,8 кг/м³. (Ответ дать в м^-1 и в м²/кг).

7. Аэрозоль ртути сконденсировался в виде большой капли объемом 3,0 см³. Определите, насколько уменьшилась свободная поверхностная энергия ртути, если дисперсность аэрозоля 20 мкм^-1. Поверхностное натяжение ртути примите равным 0,415 Дж/м².

8. Определите энергию Гиббса поверхности 5 г тумана воды, если поверхностное натяжение жидкости составляет 71,96·10^-3 Дж/м², а дисперсность частиц равна 60 мкм^-1. Плотность воды примите равной 997 кг/м³.

9. Суспензия кварца содержит сферические частицы, причем 30% массы приходится на частицы, имеющие радиус 1·10^-5 м, а масса остальных - на частицы радиуса 5·10^-5 м. Какова удельная поверхность кварца?

10. Определите свободную энергию 5 г тумана, если поверхностное натяжение равно 73 мН/м, дисперсность частиц 40 мкм^-1. Плотность воды 1·10³ кг/м³.

11. Рассчитайте полную поверхностную энергию 3 г эмульсии системы "бензол-вода" с концентрацией 45% масс. и дисперсностью 2,5 мкм^-1 при температуре 303 К. Примите плотность бензола 861 кг/м³, межфазное поверхностное натяжение 26,32 мДж/м², температурный коэффициент поверхностного натяжения бензола d/dT = - 0,13 мДж/м²К.

12. Определите полную поверхностную энергию гептана, если поверхностное натяжение гептана при 0°С равно 22,31 мДж/м². Температурный коэффициент поверхностного натяжения d/dT = - 0,1мДж/м² К.

13. Определите поверхностное натяжение гептана при 283, 293, 303 К. Примите, что полная поверхностная энергия не зависит от температуры и для гептана составляет 49,6 мДж/м². Температурный коэффициент поверхностного натяжения d/dT = - 0,1мДж/м² К.

14. Определите поверхностное натяжение бензола при 293, 313 и 333 К, считая, что полная поверхностная энергия не зависит от температуры и для бензола составляет 61,9 мДж/м². Температурный коэффициент поверхностного натяжения d/dT= - 0,13 мДж/м² К.

15. Рассчитайте общую поверхность 2 г частиц золя сульфата бария размером 20 нм. Плотность ВаSO₄ составляет 4,5·10³ кг/м³.

16. Определите температурный коэффициент поверхностного натяжения бутанола по следующим экспериментальным данным:

σ · 103, Дж/м2	25,4	24,5	23,6	22,7
Т, 0С	20	30	40	50