Рассчитайте полную поверхностную энергию 10 г эмульсии гексана в воде с концентрацией 70 % (масс) и дисперсностью D = 1 мкм-1 при температуре 298 К

US=U1∙S=σ-T∙dσdT∙S,
где US – полная поверхностная энергия, Дж;
U1 – поверхностная энергия единицы поверхности, Дж/м2;
σ – поверхностное натяжение, равно 18,41 мДж/м2 = 18,41∙10-3 Дж/м2;
Т – температура по шкале Кельвина, равна 298 К;
dσ/dT - температурный коэффициент поверхностного натяжения, равен - 0,104 мДж/(м2 К) = - 0,104∙10-3 Дж/м2 К;
S – площадь межфазной поверхности, м2.
Площадь межфазной поверхности можно вычислить по уравнению
S=6∙D∙mρ,
где D – дисперсность эмульсии, равна 1мкм-1 = 106 м-1;
тгексан – масса гексана, кг;
ρ – плотность гексана, равна 0,655 г/см3 = 655 кг/м3.
Подставим выражение для площади межфазной поверхности в уравнение для полной поверхностной энергии:
US=σ-T∙dσdT∙6∙D∙mρ.
Найдём массу гексана в эмульсии с учетом 70% концентрации:
mC6H6=m100∙ω,
где т – масса эмульсии, равна 10 г = 10∙10-3 кг;
ω – массовая доля гексана в эмульсии, равна 70%.
mгексан=10∙10-3100∙70=7,0∙10-3 (кг).
Подставим все известные величины в уравнение
US=18,41∙10-3-298∙-0,104∙10-3∙6∙106∙7,0∙10-3655=3,17 Дж.
Ответ: полная поверхностная энергия эмульсии гексана равна 3,17 Дж.