Реферат: Явление когезии и адгезии

Содержание

Введение

Глава1. Когезионные и поверхностные силы

Глава 2.Адгезия и работа адгезии

Глава 3.Механизм процессов адгезии

Глава 4.Связь работы адгезии с краевым углом

Заключение

Список используемой литературы

Глава 1. Когезионные и поверхностные силы.

Поверхностное натяжение различ­ных конденсированных тел па границе с газом непосредственно связано с межатомным и межмолекулярным взаимодействием в конденсированной фазе. Взаимодействие (сцепление) молекул, атомов, ионов внутри одной фазы (гомогенной части сис­темы) называют когезией.. Когезия обусловлена теми же сила­ми притяжения различной природы и определяет существова­ние веществ в конденсированном состоянии. Когезионные силы и иногда называют силами аттракции (притяжения),

Рассмотримколичественные характеристики когезионного взаимодействия. Работа когезии определяется затратой энергии па обратимыйизотермический разрыв тела по сечению, равному единице площади. Так как при разрыве образуется поверхность в две единицы площади, то работа когезии равна удвоенному значению поверхностного натяжения на границе с газом:

W_к = 2σ (1.1)

Применительно к идеальному твердому телу (отсутствие дефектов структуры) величину W_к часто называют прочностью на разрыв (обратимый), или когезионной прочностью. Реаль­ные тела из-за наличия дефектов структуры имеют значительно меньшую {иногда в сто и тысячу раз) прочность.

Когезия отражает межмолекулярное взаимодействие внутри гомогенной фазы, поэтому ее могут характеризовать также такие параметры, как энер­гия кристаллической решетки, внутреннее давление, энергия парообразования, температура кипения, летучесть (определяемая разновесным давлением пара над телом) и др. Эти же параметры и количественно характеризуют и поверхностное натяжение тел на границе с газом.

Внутреннее давление жидкостей можно оценить с помощью уравнение Ван-дер-Ваальса. Молекулы в жидкостях находятся значительно ближе друг к другу, чем в газах, и ван-дер-ваальсовы силы межмолекулярного взаимо­действия в них являются преобладающими, что и определяет жидкое агре­гатное состояние.

В уравнение Ван-дер-Ваальса для реальных газов

(р+а/V² )(V-b)=RT (1.2)

где р— внешнее давление; V — мольный объем газа; а — постоянная, характеризующая межмолекулярное взаимодействие, b — постоянная, отражаю­щая собственный объем моля молекул, входит внутреннее давление, oпределяемое соотношением:

р_вн =а/ V² (1.3)

Так как мольный объем жидкостей при нормальных условиях в тысячи раз меньше мольного объема газов, то соотношение а/V² для жидкостей вмиллион раз больше, чем для газов. Это значит, что внутреннее давление р_вн к жидкостях очень велико, и поэтому можно пренебречь внешним давлением в уравнении Ван-дер-Ваа- льса. Тогда уравнение состояния для жидкостей примет вид:

A(V-b)/V² =RT илир_вн =RT/(V— b) (1.4)

Точную информацию о когезии и поверхностном натяжении можно получить из термодинамических характеристик тел, свя­занных с энергией парообразования. В процессе испарения ве­щества происходит полный разрыв межмолекулярных связей, поэтому работа когезии определяется энтальпией парообразования:

DH_n =DG_n +TDS_n (1.5)

где DG_n — изменение энергии Гиббса при парообразовании; DS _n —изменение энтропии при парообразовании.

Энтальпия парообразованиятвердых тел равна энергии кристаллической решетки.

В условиях равновесия между конденсированной и паровой фазами при p = const и Т=constDG_n = 0 и тогда

DН_п =ТDS_п (1.6)

Отсюда следует, что чем больше энтальпия парообразования, т. е. больше работа когезии, а значит и поверхностное натяже­ние, тем больше его энтропия. Так как

DS_п =DS_о -Rln(p/p_атм ) (1.7)

где DS_о — изменение энтропии парообразованияпри температуре кипения: р_атм — давление пара , равное атмосферному давлению.

Чем больше работа когезии (больше поверхностное натяже­ние), тем меньше давление насыщенного пара над веществом при данной температуре (меньше летучесть).

Величина DS₀ , отнесенная к 1 моль вещества, имеет при­близительно одинаковое значение для многих неассоциированных жидкостей (правило Трутона), равное 85 — 90 кДж/ /(моль -К) . Таким образом, когеэию таких жидкостей (и по­верхностное натяжение) можно оценивать и сравнивать по тем­пературе кипения и энтальпии (теплоте) парообразования при температуре кипения.

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--