Реферат: Термодинамика поверхностного слоя

А, b – константы, данные в справочнике.

Уравнение Гиббса-Гельмгольца для поверхностной энергии. Полная поверхностная энергия

Запишем известное из термодинамики выражение внутренней энергии для поверхности.

U^s = G^s + TS^S - уравнение полной поверхностной энергии.

В этом уравнении q^s = T D S - теплота образования единицы поверхности в обратимом процессе. Она равна количеству теплоты, которую необходимо подвести к системе, чтобы увеличить ее поверхность на единицу при T = const . Из уравнений фазы при постоянстве всех параметров, кроме температуры, имеем:

dG^s = - S^s dT , .

Подставляя эти значения в уравнение полной поверхностной энергии, получаем:

- уравнение Гиббса - Гельмгольца для поверхности.

Оно связывает полную поверхностную энергию с энергией Гиббса (поверхностное натяжение).

Для гетерогенной системы изменение внутренней энергии, исходя из I и II начал термодинамики:

dU =TdS – pdV +dS +_i dn_i + j dq ,

гдеdU - изменение внутренней энергии;

dS - изменение энтропии;

dV - изменение объема;

Т – температура;

Р – давление;

- поверхностное натяжение;

n - число молей компонента;

dq - изменение электрического заряда;

- химический потенциал компонентов;

- электрический потенциал компонентов;

S - межфазная поверхность.

При S , V , n , q =const уравнение примет вид: dU = dS

,

т.е. - это изменение энтропии на единицу площади.

Из уравнений видно , т.е. подтверждается, что при увеличении температуры поверхностное натяжение снижается. Если сопоставить изменение , q^s , U^s от температуры, получим рис. 2.1.2.3. Из графика видно, что величина D U^s для индивидуального вещества величина практически постоянная т.е. D U^s не зависит от температуры. Для расчета зависимости = f ( T ) используются эмпирические и полуэмпирические зависимости - метод парохор, формула Этвеша.

В случае твердых фаз процесс образования новой поверхности носит необратимый характер и (поверхностное натяжение) можно изменить только косвенным путем, например, путем расчета. Мерой количественного выражения свободной энергии является f или G . В соответствии со вторым законом термодинамики для самопроизвольных процессов,