Что называется поверхностным натяжением и удельной свободной поверхностной энергией? Как эти величины связаны между собой? Укажите возможные пути уменьшения поверхностной энергии дисперсной системы.
Решение
Поверхностное натяжение — стремление вещества (жидкости или твердой фазы) уменьшить избыток своей потенциальной энергии на границе раздела с другой фазой. Оно определяется как работа, затрачиваемая на создание единицы площади поверхности раздела фаз (размерность Дж/м2). Согласно другому определению, поверхностное натяжение — сила, отнесенная к единице длины контура, ограничивающего поверхность раздела фаз. Эта сила действует тангенциально к поверхности и препятствует ее самопроизвольному увеличению.
Избыток энергии молекул поверхности тела называется свободной поверхностной энергией
. Она зависит от природы вещества соприкасающейся с ним среды, температуры и площади поверхности соприкосновения. Избыточная энергия молекул поверхности площадью 1 м2 называется удельной свободной поверхностной энергией или коэффициентом поверхностного натяжения.
Величина свободной поверхностной энергии GS пропорциональна общей поверхности раздела фаз S:
GS = σ ∙ S,
где σ – поверхностное натяжение.
Уменьшение поверхностной энергии может достигаться такими путями:
а) При неизменной величине поверхностного натяжения за счёт уменьшения межфазной поверхности раздела, которое может осуществляться двумя способами:
самопроизвольное принятие частицами такой геометрической формы, которая отвечает минимуму свободной поверхностной энергии