6.3.4. Практическая работа « поверхностные явления

В СВАРОЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ»

Работа, затраченная на увеличение поверхности жидкости на единицу площади, называется избыточной свободной энергией s [Дж/м²], исторически ее принято называть поверхностным натяжением.

Поверхностное натяжение вещества зависит:

• от природы межчастичного взаимодействия в веществе.

• от состава раствора и природы растворенного вещества. Для многокомпонентных растворов поверхностное натяжение рассчитывается по приближенному уравнению

,

для расплава железа

где F_i – поверхностная активность i-го компонента (растворенного вещества), x_i - мольная доля растворенного i-го компонента в объеме; А – справочный коэффициент.

• от температуры.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

Задание 1

1. Для улучшения удержания шлакового расплава в зоне флюсовой сварки рекомендуется (…увеличивать, снижать, не изменять)вязкости шлака и (…улучшать, ухудшать)условия смачивания шлаком металла. Поясните ответ.

2. Известно, что алюминий имеет большее химическое сродство к кислороду, чем железо. Каким образом изменится межфазное натяжение в системе расплавленный металл – шлак при добавлении алюминия в расплав.

Задание 2

1. Поверхностное натяжение расплавленного железа, контактирующего с инертным газом (…больше, меньше, равно)натяжению расплавленного железа, контактирующего с воздухом. Поясните ответ.

2. Величина адсорбции определяется уравнением

1) Г = (n_w – n_v) /w

2) Г = (n_v – n_w) /w

Дайте определение (смысловое) величины адсорбции, какова ее размерность.

Задание 3

1. Почему при дуговой сварке плавящимся электродом режим переноса металла с электрода становится (…труднее, легче, не меняется) при (… повышении, понижении) окисленности металла? Поясните ответ.

2. Поверхностное натяжение расплавленных металлов (…больше, меньше)

поверхностного натяжения солевых растворов (расплавов), так как …

Задание 4

1. Почему величина межфазного натяжения, как правило, (…больше, меньше) поверхностного натяжения. Поясните причины.

2. Работу, затрачиваемую на дробление объема расплавленного металла на отдельные капли называют (…адгезией, когезией). Ее можно рассчитать по величин(е)(ам) (… межфазного натяжения, работы адгезии, поверхностному натяжению металла, поверхностному натяжению шлака).Приведите расчетную формулу и пояснения.

Задание 5

1. Почему при дуговой сварке плавящимся электродом режим переноса металла с электрода становится, как правило (… крупнокапельным, мелкокапельным, струйным) при (…повышении, понижении) поверхностного натяжения металла.

Поясните ответ.

2. Энергия связи между частицами растворителя E_1-1, а энергия связи между частицами примеси Е_2-2. Примесь будет (… поверхностно-активной, поверхностно-неактивной), если (…E_1-1 < Е_2-2;E_1-1= Е_2-2;E_1-1> Е_2-2).Дайте пояснение.

Задание 6

1. Растекание жидкости по твердому телу (…убыстряется, замедляется) с

(…ухудшением, улучшением) смачиваемости и (…увеличением, уменьшением) вязкости жидкости. Дайте пояснения.

2. Величина поверхностного натяжения (…уменьшается, не изменяется, увеличивается) при добавлении в раствор вещества, энергия взаимодействия между частицами которого равна энергии взаимодействия частиц растворителя. Такое вещество называют (…поверхностно-активным, поверхностно-неактивным), так как . . .

Задание 7

1. Чем обусловлено существенное различие в значениях свободной избыточной энергии металлических расплавов и растворов органических соединений. Поясните.

2. Поверхностное натяжение металла σ_Ме = 1400 мДж/м², шлака σ_шл = 600 мДж/м², межфазное натяжение σ_Ме-шл = 1200 мДж/м². Как будет вести себя капля шлака на поверхности расплавленного металла. Поясните расчетом и схемой.

Задание 8

1. Отделение шлаковой корки при сварке (…ухудшается, улучшается) с (…увеличением, уменьшением) различий в значениях (…плотностей, термических коэффициентов расширения металла и шлака). Поясните.

2. Энергия связи между частицами растворителя (Е_1-1), а энергия связи между частицами примеси (Е_2-2). Примесь будет(…снижать, повышать)поверхностное натяжение раствора, если(…E_1-1< Е_2-2,E_1-1= Е_2-2,E_1-1> Е_2-2).Дайте пояснения.

Задание 9

1. Что называют поверхностным натяжением? Какой формулой определяется поверхностное натяжение? Какие размерности приняты для выражения величины поверхностного натяжения (…Дж/м, Дж/м2, эрг/см2; Дж/ (м·с); мДж/м2; Дж; Н/м)? Указать правильные ответы, отметить чаще используемые и равнозначные.

2. Вещества (…повышающие, понижающие, не изменяющие) поверхностное натяжение называют поверхностно-активными. Поясните физический смысл ответа.

Задание 10

1. Поверхностное натяжение количественно определяют как (…избыточную, поверхностную, объемную) энергию, приходящуюся на (…единицу объема, единицу свободной поверхности, единицу межфазной поверхности, единицу массы) вещества.

2. Межфазные натяжения в системе жидкость-твердое тело-газ соотносятся как s_т-г > s_ж-т. Что можно отметить? (…жидкость смачивает твердое тело, жидкость не смачивает твердое тело). Дайте выбранному ответу пояснения с формулами и построением поверхностных сил.