44. Капиллярные явления. Поднятия и опускания жидкости в капиллярах: уравнение Жюрена, его вывод и анализ.

1. Поднятие жидкости.

Мениск кривизны поверхности жидкости в капилляре имеет отрицательную кривизну. Стенки капилляра смачиваются жидкостью.

,

и - 0

Как давление словно поршень будет поднимать жидкость на некоторую высоту h.

В массе столба жидкости возникает гидростатическое давление

Жидкость будет подниматься до тех пора, пока: = , =

Между радиусом кривизны и радиусом капилляра существует соотношение: , подставляем в уравнение, получаем =

Гидростатическое давление равно = g*h*(

Объединяем эти два выражения и получаем: = g*h*(

Из этого уравнения выразим высоту капиллярного поднятия жидкости: h = это уравнение Жюрена

Если газ-воздух, то его плотностью можно пренебречь. Тогда уравнение Жюрена: h =

= -капиллярная постоянная

Капиллярная постоянная не зависит от геометрических параметров капилляра.

Искривленная поверхность имеет цилиндрическую форму =

Между радиусом кривизны и расстоянием между пластиками существует соотношение: d=2r* ,

r = , подставляем в 1 выражение, получаем: = .

При равновесии: = , подставляем величины и получаем: = g*h*( , тогда высота поднятия жидкости между 2 пластинками не полностью в нее попадает: h =

Сила, с которой происходит натяжение между пластинками: F=S*

Вывод: Таким образом поднятие жидкости в капиллярах под давлением капилляра происходит при следующих условиях , , 0 и все происходит при отрицательной кривизне мениска жидкости.

2. Опускания жидкости.

При положительной кривизне , - 0, , смачивание стенок капилляра не происходит. Высота опускания жидкости: h =

Поднятие жидкости в капиллярах не происходит. Жидкость не будет подниматься при условиях: , 0,

45. Какие самопроизвольные процессы, протекающие в поверхностном слое, обусловлены уменьшением площади поверхности раздела фаз, а какие приводят к уменьшению поверхностного натяжения на границе раздела фаз? Перечислите их и дайте характеристику.

1)Уменьшение площади поверхности раздела фаз может происходить за счет образования сферических капель или гладкой поверхности жидкости, укрупнения частиц дисперсной фазы при коагуляции, коалесценции, изотермической перегонке либо по причине изменения размеров пузырьков пены, а также в результате перемещения одной фазы относительно другой.

2)Снижение поверхностного натяжения наблюдается в ходе таких поверхностных явлений, как адсорбция, адгезия, смачивание, образование на поверхности раздела фаз двойного электрического слоя, образование новой поверхности раздела фаз.

1) Коагуляция - процесс слипания частиц, которые имеют одинаковую природу и знак заряда поверхности.

Коалесценция - самопроизвольное слияние капель в эмульсиях, туманах, объединение пузырьков газа в пенах.

Изотермическая перегонка - увеличение объема крупных капель за счет уменьшения мелких.

2) Адсорбция - самопроизвольное изменение концентрации компонента в поверхностном слое по сравнению с объемной фазой, отнесенное к единице площади поверхности или единице массы адсорбента.

Адгезия(прилипание) - это взаимодействие между поверхностями двух различных фаз разной природы.

Смачивание - это процесс взаимодействия жидкостью с твердым телом или двумя твердыми телами с двумя различными жидкостями.