
- •Кубанский государственный технологический университет Новороссийский Политехнический институт
- •«Поверхностные явления и дисперсные системы» Новороссийск
- •Общие методические указания
- •Список литератуРы
- •ТермодинамиКа и строение поверхностного слоя
- •1.1 Геометрические параметры поверхности зАдание № 1
- •ЗАдание № 2
- •Указания к выполнению заданий № 1 и 2
- •ЗАдание № 3
- •ЗАдание № 4
- •ЗАдание № 5
- •Указания к выполнению заданий № 3-5
- •При постоянных температуре и давлении поверхностная энергия Гиббса определяется произведением поверхностного натяжения (фактор интенсивности) на площадь поверхности (фактор емкости) s:
- •Вводя так называемую капиллярную постоянную а,
- •Предлагаемое в задании 4 поверхностное натяжение вещества а определяют исходя из уравнений (2) и ( 3).
- •ЗАдание № 6
- •ЗАдание № 7
- •ЗАдание № 8
- •Основные понятия
- •Указания к выполнению заданий № 6-8.
- •ЗАдание № 9
- •Указания к выполнению заданий № 9.
- •Решение. По формулам (5) и (6) рассчитывают -потенциал без учета и с учетом поверхностной проводимости. Результаты расчета записывают в таблице 13.
- •ЗАдание № 10
- •ЗАдание № 11
- •Указания к выполнению заданий № 10-11.
- •ЗАдание № 12
- •Указания к выполнению заданий № 12.
- •Задание 2. Тема: Адсорбция
- •Задание 4. Тема: Коагуляция и стабилизация дисперсных систем
- •Задание 5.Тема: Структурообразование в коллоидных системах
- •Задание 6. Тема: Свойства отдельных классов дисперсных систем
ЗАдание № 9
1. Вычислить -потенциал с учетом поверхностной проводимости на границе раздела кварцевая диафрагмараствор хлорида калия и построить график зависимости от концентрации электролита по следующим данным:
С. 10-3, моль/м3 |
0,05 |
0,1 |
0,5 |
1,0 |
v. 102, Ом-1.м-1 |
1,0 |
2,06 |
2,24 |
6,0 |
Uтеч. 103, В |
10,01 |
8,5 |
7,0 |
3,1 |
|
3,25 |
1,5 |
1,3 |
1,05 |
= 81; = 1 . 10-3 Па.с; Р = 1,06.104 Па.
2. Рассчитать -потенциал и построить график зависимости от диаметра пор кварцевой диафрагмы в растворе хлорида калия без учета поверхностной проводимости и с учетом ее по следующим данным:
d. 106, м |
3 |
10 |
25 |
50 |
100 |
150 |
v. 108, м3/с |
1,2 |
1,5 |
2,0 |
2,8 |
3,5 |
0,12 |
s. 102, Ом-1 . м-1 |
3,22 |
2,25 |
1,32 |
0,52 |
0,12 |
0,075 |
v = 1,5. 10-2 Ом-1.м-1; I = 2. 10-2 А; = 81; = 1 . 10-3 Па.с.
3. Построить графики зависимости -потенциала от диаметра пор кварцевой диафрагмы без учета поправки на поверхностную проводимость и с учетом ее по следующим данным:
d. 106, м |
3 |
35 |
70 |
150 |
v. 108, м3/с |
1,2 |
2,4 |
3,4 |
3,7 |
s. 102, Ом-1 . м-1 |
3,1 |
2,08 |
1,08 |
1,01 |
v = 1,6. 10-2 Ом-1.м-1; I = 3,2. 10-2 А; = 81; = 1 . 10-3 Па.с.
4. Рассчитать -потенциал корундовой диафрагмы в растворе хлорида натрия и построить график зависимости от диаметра пор диафрагмы по следующим данным:
d. 106, м |
7 |
10 |
15 |
25 |
50 |
v. 108, м3/с |
2,8 |
3,2 |
3,6 |
3,9 |
4,0 |
s. 102, Ом-1 . м-1 |
1,48 |
1,30 |
1,15 |
1,05 |
1,02 |
v = 1,6. 10-2 Ом-1.м-1; I = 2. 10-2 А; = 81; = 1 . 10-3 Па.с.
5. Рассчитать -потенциал керамической диафрагмы в растворе хлорида натрия и построить график зависимости от диаметра пор диафрагмы по следующим данным:
d. 106, м |
5 |
10 |
30 |
50 |
70 |
100 |
130 |
v. 108, м3/с |
13 |
15 |
22 |
28 |
31 |
35 |
36 |
s. 102, Ом-1 . м-1 |
2,93 |
2,50 |
1,71 |
1,34 |
1,23 |
1,08 |
1,06 |
v = 1,5. 10-2 Ом-1.м-1; I = 2. 10-2 А; = 81; = 1 . 10-3 Па.с.
6. Рассчитать -потенциал и построить график зависимости от диаметра пор корундовой диафрагмы в растворе хлорида калия без учета и с учетом поверхностной проводимости по следующим данным:
d. 106, м |
3 |
10 |
25 |
75 |
v. 108, м3/с |
2,0 |
3,2 |
3,9 |
4,0 |
s. 102, Ом-1 . м-1 |
1,6 |
0,48 |
0,08 |
0,03 |
v = 1,6. 10-2 Ом-1.м-1; I = 2. 10-2 А; = 81; = 1 . 10-3 Па.с.
7. Рассчитать -потенциал с учетом и без учета поверхностной проводимости и построить график зависимости от диаметра керамической диафрагмы в растворе хлорида натрия по следующим данным:
d. 106, м |
5 |
15 |
25 |
40 |
60 |
100 |
v. 108, м3/с |
1,3 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
3,5 |
s. 102, Ом-1 . м-1 |
2,9 |
2,4 |
1,9 |
1,5 |
1,25 |
1,08 |
v = 1,5. 10-2 Ом-1.м-1; I = 2. 10-2 А; = 81; = 1 . 10-3 Па.с.
8. Построить график зависимости потенциала течения от давления для кварцевой диафрагмы в растворе хлорида калия по следующим данным: р (Па) равно а) 5. 103, б) 10. 103, в) 15. 103, г) 20. 103, д) 25. 103; = 8. 10-2 В; = 81; = 1 . 10-3 Па.с; v =2,1. 10-2Ом-1.м-1; = 1,2.
9. Рассчитать скорость электрофореза частиц оксида алюминия в воде с учетом электрофоретического торможения по следующим данным: = 20. 10-3, В; Е = 5. 102 В/м; = 81; = 1. 10-3 Па.с; а = 5. 10-7 м; = 1,5. 107 м-1.
10. Рассчитать скорость электрофореза частиц оксида алюминия в метаноле с учетом электрофоретического торможения по следующим данным: = 30. 10-3, В; Е = 8 . 102 В/м; = 33; = 0,8 . 10-3 Па.с; а = 1,5. 10-8 м; = 2. 108 м-1.
11. Рассчитать потенциал течения через корундовую диафрагму в растворе хлорида калия, если известно, что скорость электрофореза частиц корунда, образующих диафрагму, в том же растворе без учета электрофоретического торможения равна 24.10-6 м/с; = 1. 10-3 Па.с; Е = 4 . 102 В/м; = 81; а = 5 . 10-8 м; = 2. 108 м-1; Р = 4. 103 Па; v = 1,5. 10-2 Ом-1.м-1; = 1,5.
12. Рассчитать потенциал течения через диафрагму из частиц карбоната кальция в водном растворе хлорида натрия, если известно, что скорость электрофореза частиц карбоната в том же растворе без учета электрофоретического торможения равна 10.10-6 м/с; = 1. 10-3 Па.с; Е = 2 . 102 В/м; = 81; а = 3 . 10-7 м; = 1,5. 107 м-1; Р = 5. 103 Па; v = 2,5. 10-2 Ом-1.м-1; = 1,2.
13. Рассчитать электрофоретическую подвижность частиц карбоната стронция в воде, если , рассчитанный по скорости электрофореза без учета электрофоретического торможения, равен 50.10-3 В; = 1. 10-3 Па.с; Е = 4 . 102 В/м; = 81; а = 3 . 10-7 м; = 1,5. 108 м-1; Р = 5. 103 Па; а = 2. 10-8 м.
14. Рассчитать скорость электроосмоса раствора хлорида калия через корундовую диафрагму, если известно, что -потенциал, рассчитанный по скорости электрофореза частиц корунда в том же растворе без учета электрофоретического торможения, равен 35. 10-3 В; = 1 . 10-3 Па . с; Е = 2 . 102 В/м; = 81; I = 2 . 10-2 A; a = 3; Р = 5. 103 Па; v = 2. 10-2 Ом-1.м-1; = 1,1.
15. Вычислить , если известно, что потенциал течения, определенный при продавливании раствора хлорида калия через корундовую диафрагму под давлением 20 . 103 Па , равен 22,5. 10-3 В. Удельная проводимость раствора v = 1,37. 10-2 Ом-1.м-1, коэффициент эффективности диафрагмы = 1,8; вязкость раствора = 1. 10-3 Па.с; = 81.
16. Вычислить электрофоретическую подвижность частиц оксида железа по следующим данным скорость электроосмоса через диафрагму из таких же частиц в том же растворе v = 2.10-8 м/с; v = 1,2 . 10-2 Ом-1.м-1; s = 2 . 10-2 Ом-1.м-1; = 1. 10-3 Па . с; = 81; I = 1,6 . 10-2 A.
17. Рассчитать массу осадка, полученного на цилиндрическом электроде при электрофорезе водной суспензии оксида железа. Длина электрода l = 2·10-2 м; радиус внутреннего электрода r2 = 1. 10-3 м; радиус наружного r1 = 28. 10-3 м; = 20. 10-3 В; напряжение на электродах U = 20 В; C0 = 0,5. 103 кг/м3; = 1. 10-3 Па . с; = 81; Cm = 1. 10-3 кг/м3; t = 15 с.
18. Рассчитать массу осадка, полученного на цилиндрическом электроде при электрофорезе водной суспензии СаСО3. Длина электрода l = 2·10-2 м; радиус внутреннего электрода r2 = 1. 10-3 м; радиус наружного r1 = 28. 10-3 м; = 25. 10-3 В; напряжение на электродах U = 30 В; C0 = 0,3 103кг/м3; = 1. 10-3 Па . с; = 81; Cm = 1. 10-3 кг/м3; t = 20 с.
19. Рассчитать массу электрофоретического осадка, полученного из водной суспензии глины на цилиндрическом электроде длиной l = 1·10-2 м и радиусом r2 = 0,5. 10-3 м в ванне с наружным цилиндрическим электродом r1 = 14. 10-3 м; = 30. 10-3 В; U = 5 В; C0 = 0,5. 103 кг/м3; = 1. 10-3 Па . с; = 81; Cm = 1. 10-3 кг/м3; t = 10 с.
20. Рассчитать массу осадка, образовавшегося на электроде при электрофорезе водной суспензии корунда при напряженности электрического поля 1·102; 2·102; 4·102 В/м; концентрация суспензии C = 2,0. 10-3 кг/м3, продолжительность осаждения t = 10 с; -потенциала, определенный по скорости электроосмоса без учета поверхностной проводимости, равен 49,6.10-3 В; коэффициент эффективности диафрагмы равен 1,8; = 81; поверхность плоского электрода S = 1 . 10-4 м2; = 1. 10-3 Па . с.
21. Рассчитать электрофоретическую подвижность частиц корунда в воде, если известно, что скорость электроосмоса через корундовую диафрагму в том же растворе составляет 2. 10-8 м/с, удельная электрическая проводимость раствора v = 1,2 . 10-2 Ом-1.м-1, поверхностная проводимость диафрагмы s = 2 . 10-2 Ом-1.м-1; вязкость раствора = 1. 10-3 Па . с; сила тока при электроосмосе I = 4,25. 10-2 A; = 81.
22. Рассчитать потенциал седиментации частиц оксида алюминия в водном растворе хлорида калия по следующим данным: = 0,1; = 81; = 50. 10-3 B; 0 = 3 . 103 кг/м3; = 1 . 10-3 Па.с; v = 1. 10-2 Ом-1.м-1.
23. Рассчитать потенциал течения и построить график его зависимости от концентрации электролита с по следующим данным:
С. 10-3, моль/м3 |
0 |
0,1 |
0,5 |
1,0 |
v. 102, Ом-1.м-1 |
2,13 |
20,6 |
79,4 |
154,0 |
. 103, B |
90 |
78 |
66 |
44 |
= 81; = 1 . 10-3 Па.с; Р = 5.103 Па; = 1,0/
24. Под каким давлением должен продавливаться раствор хлорида калия через керамическую диафрагму, чтобы потенциал течения Uтеч составил 4·10-3 В; = 30. 10-3 В; = 81; = 1 . 10-3 Па.с; v = 1,3. 10-2 Ом-1.м-1; = 1,5.
25. Вычислить -потенциал по следующим данным: потенциал течения Uтеч = 45 . 104 В; Р = 4. 10-3 Па; = 81; = 1 . 10-3 Па.с; v = 1,5. 10-2 Ом-1.м-1; = 1,8.
26. Рассчитать электрокинетический потенциал с учетом поверхностной проводимости на границе раздела кварцевая диафрагма-раствор хлорида натрия и построить график зависимости от концентрации электролита по следующим данным:
С. 10-3, моль/м3 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,45 |
0,7 |
v. 102, Ом-1.м-1 |
2,0 |
3,0 |
3,5 |
3,7 |
4,0 |
V. 109, м3/с |
5,1 |
3,1 |
1,1 |
0,7 |
0,2 |
= 81; = 1 . 10-3 Па.с; I = 4,0. 10-3 A; = 2.
27. Рассчитать электрокинетический потенциал с учетом поверхностной проводимости на границе раздела корундовая диафрагма-раствор хлорида калия и построить график зависимости от концентрации электролита по следующим данным:
С. 10-3, моль/м3 |
0,1 |
0,2 |
0,45 |
0,7 |
1,0 |
v. 102, Ом-1.м-1 |
2,0 |
2,5 |
2,8 |
3,0 |
3,5 |
V. 109, м3/с |
1,5 |
1,0 |
0,5 |
0,25 |
0,1 |
= 81; = 1 . 10-3 Па.с; I = 4,0. 10-3 A; = 2.