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), https://sf2v.ru подшипник skf 6205 аналоги аналог 6205 подшипник.
Рассмотрим
количественные характеристики когезионного взаимодействия. Работа когезии определяется затратой энергии па обратимый
изотермический 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:
Wк = 2σ (1.1)
Применительно к идеальному твердому телу (отсутствие дефектов структуры) величину Wк 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:
рвн=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 в миллион раз больше, чем для газов. Это значит, что внутреннее давление рвн 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 или рвн =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:
DHn=DGn+TDSn (1.5)
где DGn — изменение энергии Гиббса при парообразовании; DS n—изменение энтропии при парообразовании.
Смотрите также
Алюминий и его свойства
Алюминий - химический элемент третей группы
периодической системы Д.И. Менделеева.
Плотность, (кг/м3)
2,7
Температура плавления Тпл,
° С
...
Витамины В12 и В15
Витамины (от лат. Vita – жизнь) - группа органических соединений
разнообразной химической природы, необходимых для питания человека, животных и
других организмов в ничтожных количествах по с ...
Колебательные химические реакции - как пример самоорганизации в неживой природе
...