12. Адгезия и когезия. Какими силами они обусловлены? Что понимается под работой адгезии и когезии? Вывод уравнений, используемых для вычисления работы адгезии (Дюпре) и работы когезии.

Эти явления обусловлены межмолекулярными и внутримолекулярными взаимодействиями, которые наблюдаются в гетерогенных системах.

В дисперсных системах имеется избыточная поверхностная энергия

Полная производная будет равна

Перечисленные выше явления будут протекать самопроизвольно

Когезия(слипание)-взаимодействие между одинаковыми по природе частицами внутри однородной гомогенной фазе. Она обусловлена силами аттракции(притяжения).

Работа когезии-это работа разрыва однородной объемной фазы, отнесенное к единице площади поверхности.

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

Работа адгезии-это работа, которую необходимо затратить на разделение 1 кв.метра поверхности раздела фаз АВ на две поверхности раздела фаз АВ.(жидкость-газ, тв.тело-газ) уравнение Дюпре.

13. Что такое аэрозоли? Приведите примеры аэрозолей бытовых, атмосферных и промышленных.

Аэрозоль — дисперсная система, состоящая из взвешенных в газовой среде, обычно в воздухе, мелких частиц. Аэрозоли, дисперсная фаза которых состоит из капелек жидкости, называются туманами, а в случае твердых частиц, если они не выпадают в осадок, говорят о дымах либо о пыли.

Бытовые аэрозоли: лаки для волос, дезодоранты, освежители воздуха, краски в баллонах.

Атмосферные аэрозоли: выхлопные газы, выпускаемые дымоходами или выхлопными системами, пыльца растений, выделяющаяся во время цветения, находящиеся в воздухе частицы пыли.

Промышленные аэрозоли можно классифицировать по различным признакам. В зависимости от способа формирования аэрозоли делятся на дисперсионные и конденсационные.

Дисперсионные аэрозоли образуются при измельчении (диспергировании) твердых и жидких веществ. Конденсационные аэрозоли образуются при конденсации насыщенных паров, а также в результате газовых реакций.

Примером промышленного аэрозоля может служить газовый баллончик

14. Рассмотрите процесс смачивания в зависимости от соотношения работы адгезии и когезии (вывод и анализ уравнения Юнга-Дюпре).

15. Теория кинетики быстрой коагуляции м. Смолуховского: основные положения; вывод и анализ уравнения, представляющего кинетику изменения общего числа частиц в процессе коагуляции? (Схож с 74)

Согласно теории кинетики быстрой коагуляции М. Смолуховского, применительно к монодисперсной системе со сферическими частицами, которые сталкиваются между собой под действием броуновского движения, описание процесса коагуляции сводится к рассмотрению серии последовательных бимолекулярных реакций между двумя одиночными частицами, одиночной и двойной и т.д.

Кинетика изменения общего числа частиц в процессе коагуляции в теории М. См. представлена уравнением:

или

где суммарное число частиц дисперсной фазы различной степени сложности ко времени ^-3

- начальное число частиц, ; - время половинной коагуляции, в течении которого общая концентрация частиц уменьшается вдвое от начальной концентрации первичных (единичных) частиц, с; - константа скорости быстрой коагуляции , она пропорциональна вероятности столкновения одной частицы с другой, .

Начальную численную (частичную) концентрацию вычисляем по формуле: ,

где с - массовая концентрация, кг* ; m - масса частиц дисперсной фазы, кг.

где r - радиус частицы, м; - плотность частиц дисперсной фазы, кг* .

Константа скорости быстрой коагуляции слабо зависит от размеров частиц. Теоретически ее вычисляют по формуле:

где - динамическая вязкость дисперсионной среды, Па*с; - постоянная Больцмана, Дж* ; Т - термодинамическая температура, К.

Учитывая соотношение между величиной константы скорости и временем половинной коагуляции:

где - начальная численная концентрация, .

Теория Смолуховского также позволяет вычислить расстояния R, на которые должны приблизиться центры двух частиц для того, чтобы произошло их слипание:

R=

Константу скорости коагуляции К определяем соотношением:

К=КбРexp [-∆E/kбТ],

Где P - стерический множитель, учитывающий благоприятное пространственное расположение частиц при столкновении, их форму, размеры; ∆l - энергия взаимодействия частиц или потенциальный барьер.

Если ∆E=0 и Р=1, то происходит быстрая коагуляция.

Если ∆Е≠0 и Р≠1, то медленная коагуляция.

Замедление коагуляции обусловлено потенциальным барьером и характеризуется фактором устойчивости W, или коэффициентом стабильности:

W=K б/К=(1/Р) exp(∆E/kбТ)