16. Уравнение Кельвина-Томсона. Капиллярная конденсация.
,
где р
- давление пара над искривленным
мениском;
рs - давление насыщенного пара над плоской поверхностью;
- поверхностное натяжение конденсированной жидкости;
r - радиус кривизны мениска.
Знак «+» соответствует вогнутой поверхности (кривизна отрицательна), а знак «−» - выпуклой поверхности (кривизна положительна). Уравнение Томсонна является основным уравнением физической химии поверхностных явлений и описывает капиллярную конденсацию.
Капиллярная конденсация — сжижение пара в капиллярах, щелях или порах в твердых телах. Капиллярная конденсация обусловлена наличием у адсорбента мелких пор. Пары адсорбента конденсируются в таких порах при давлениях, меньших давления насыщенного пара над плоской поверхностью вследствие образования в капиллярах вогнутых менисков. Возникновение этих менисков следует представлять как результат слияния жидких слоев, образовавшихся на стенках капилляра вследствие адсорбции паров. Возникновение вогнутых менисков возможно только в том случае, если образовавшаяся жидкость смачивает стенки капилляра.
Условием капиллярной конденсации является смачивание.
1.Межмолек.силы смачивания или адгезии стараются смочить как можно большую пов-ть капилляра
2.сила тяжести
3.пов-е натяжение старается сделать мениск более плоским
Формула Лапласа:
Большую роль капиллярная конденсация играет в процессах сушки, удерживания влаги почвами и другими пористыми материалами. Отрицательное капиллярное давление может удерживать вместе смачиваемые жидкостью частицы, обеспечивая прочность таких структур.
17. Используя уравнение dG=σdS+Sdσ показать какие самопроизвольные процессы
могут протекать в дисперсной системе.
Для дисперсных систем характерны самопроизвольные процессы, снижающие избыточную поверхностную энергию за счёт укрупнения частиц дисперсной фазы. На основании анализа данного уравнение можно выделить направление превращения поверхностной энергии. σdS ↔ dG (в энергию Гибса, образование или разрушение межфазной поверхности). σdS – поверхностная энергия.
18. Какие адсорбенты входят в состав бытовых фильтров для воды? Как увеличить срок службы фильтра?
В б.ф. используются различные адсорбенты, в первую очередь активированный уголь, а также различные ионообменные смолы. Ко второй группе относятся более сложные б.ф., которые очищают воду с использованием электрохимической обработки. Увеличение срока службы угольного фильтра (абсорбирующего элемента) достигается воздействием озона на сам активированный уголь, что способствует увеличению поглощающей способности активированного угля и устранения заражения фильтра воды бактериями и микроорганизмами в процессе длительной эксплуатации очистителя воды
19. Изотермическая перегонка и примеры.
Уравнение Кельвина-Томсона
, где р - давление пара над искривленным мениском;
рs - давление насыщенного пара над плоской поверхностью;
- поверхностное натяжение конденсированной жидкости;
r - радиус кривизны мениска.
Знак «+» соответствует вогнутой поверхности (кривизна отрицательна), а знак «−» - выпуклой поверхности (кривизна положительна). Уравнение Томсона является основным уравнением физической химии поверхностных явлений и описывает капиллярную конденсацию.
Из уравнения Кельвина-Томпсона можно сделать вывод, что чем меньше размер капли, тем больше равновесное давление ее насыщенного пара и, следовательно, тем выше значение химического потенциала жидкости, то есть тем менее устойчиво ее состояние. Если в системе одновременно присутствуют капли различных размеров, давление насыщенного пара над ними различно. Поэтому мелкие капли, обладая большим давлением пара, испаряются; испаряющееся вещество будет конденсироваться на поверхности более крупных частиц и на плоской поверхности. Такой процесс роста крупных капель за счет испарения мелких капель носит название изотермической перегонки или переконденсации. (ПРИМЕРОВ НЕТ)
Процесс переноса происходит самопроизвольно с уменьшением хим. потенциала.