46. Поверхностная энергия и равновесная форма тела: правило Гиббса-Кюри для твердых и жидких тел.

Правило Гиббса-Кюри, это правило устанавливает условие равновесной формы тела. Равновесная форма тела считается та, которая соответствует минимуму поверхностной энергии Гиббса при V=const.

= min

Правило Гиббса-Кюри для жидкости: Жидкие тела изотропны, свойства жидкости любой точки тела одинаковы, следовательно =const , = min. Таким образом равновесная форма тела является минимумом поверхностной энергии Гиббса, вследствие чего жидкость принимает сферическую форму.

Правило Гиббса-Кюри для твердых тел: Твердые тела анизотропны, их свойства в различных точках тела не одинаковы, в этом случае минимуму энергии Гиббса кристаллы отвечают условию пропорциональной свободной поверхностной энергии его грани к их расстоянию от центра кристалла.

-закон Вульфа

47. Электрокинетические явления 1-го рода, история их открытия и практическое приложение. Как по скорости электрофореза и электроосмоса можно вычислить электрокинетический потенциал?

Причиной явлений электрофореза и электроосмоса является действие на систему внешнего электрического поля, поэтому они получили название - электрокинетических явлений 1 рода.

Электрофорез - перемещение частиц дисперсной фазы в дисперсионной среде под действием внешнего электрического поля. Частицы дисперсной фазы в зависимости от знака заряда перемещаются к катоду или аноду.

Электрофорез открыл Ф.Рейсс в 1808г. Опыт открытия электрофореза: во влажную глину погружали две стеклянные трубки, заполненные водой. После наложения электрического поля наблюдалось перемещение части глины к положительно заряженному электроду, так как у анода вода начала мутнеть и граница мутности постепенно перемещалась вверх. Причина помутнения - мелкие отрицательно заряженные частицы глины под действием электрического поля отрывались от основной массы и перемещались к положительному электроду:

Зная скорость электрофореза, по уравнению Гельмгольца-Смолуховского можно вычислить величину электрокинетического потенциала: , где Е - напряженность электрического поля, она равна В* , U - внешняя ЭДС, В, L - расстояние между электродами, - диэлектрическая проницаемость дисперсионной среды и электрическая постоянная = 8,854*

Ф* , U0 - линейная скорость движения частиц дисперсной фазы в электрическом поле, - вязкость дисперсионной среды, Па*с, отношение - электрофоретическая подвижность (U).

Электрофорез используют для нанесения полимерных покрытий на различные поверхности и производстве дисплеев. При получении чистого каолина из глинистой суспензии и активных катодов для радиоламп, разделении и анализа белков, аминокислот, антибиотиков, ферментов, обезвоживании нефти, введения различных лекарств и организм, электрофореграммы плазмы крови используют для диагностики различных заболеваний.

Электроосмос - это направленное движение дисперсионной среды относительно твердой поверхности в капиллярах и пористых телах под действием внешнего электрического поля. Это явление обнаружил также Ф.Рейсс в 1808г. Опыт: он использовал U-образную стеклянную трубку, перегороженную диафрагмой из кварцевого песка и заполненную водой. В воду опускали положительный и отрицательный электроды. При наложении электрического поля было обнаружено перемещение жидкости в колено трубки с отрицательно заряженным электродом(катодом). Перемещение жидкости происходило до тех пор, пока не устанавливалась определенная разность уровней жидкости в коленах трубки. В отсутствии диафрагмы это явление не наблюдалось. Следовательно, на границе раздела частиц кварца с водой возникает ДЭС и поверхность частиц приобретает отрицательный знак электрического заряда. Такой же заряд, но противоположного знака, приобретает диффузная часть ДЭС, которая находится в жидкости. Внешнее электрическое поле создает силу, под действием которой и происходит перемещение жидкости. Твердая фаза остается неподвижной.

Вычисление величины электрокинетического потенциала по скорости электроосмоса используют уравнение: , где V - объемная скорость электроосмоса, , - объемная удельная электропроводность, См* , А-сила тока,А

, См*

Основное применение электроосмос находит для сушки различных пористых сред и материалов. С его помощью сушат торф, дубят кожу, обезвоживают древесину, а также используют при пропитке ткани огнестойкими веществами.