Изчислете специфичната повърхностна площ на адсорбента от изотермата на адсорбция на азот, като използвате уравнението на залога

Билет за изпит #2

Повърхностно напрежение: термодинамична дефиниция, физичен смисъл, влияние на природата на взаимодействащите фази. Извеждане на уравнението за пълната (вътрешна) енергия на повърхностния слой (уравнението на Гибс-Хелмхолц). Зависимост на термодинамичните параметри на повърхността от температурата.

Има няколко определения за повърхностно напрежение:

Повърхностно напрежение - работата по образуване на нова повърхност в изотермичен процес

Повърхностното напрежение е силата, действаща по периметъра на дадена повърхност на единица дължина.

Повърхностното напрежение е работата по преместване на молекули от обема на тялото към повърхността.

Термодинамично определение на повърхностното напрежение:

Термодинамичното определение на повърхностното напрежение следва от комбинираното уравнение на първия и втория закон на термодинамиката. Записваме го за хетерогенна система по отношение на промяната на вътрешната енергия U:

За константи S, V, ni и q имаме:

т.е. повърхностното напрежение е частична производна на вътрешната енергия по отношение на площта на интерфейса при постоянна ентропия, обем, брой молове компоненти и заряд.

Тъй като комбинираното уравнение на първия и втория закон на термодинамиката може да бъде написано и по отношение на други термодинамични потенциали, а именно енергията на Гибс G, енергията на Хелмхолц F и енталпията R, със съответните постоянни параметри получаваме:

По този начин повърхностното напрежение е частична производна на всеки термодинамичен потенциал по отношение на площта на междуфазната повърхност при постоянни съответни параметри.

Физическото значение на повърхностното напрежение може да бъде представено по следния начин: повърхностно напрежение на границата на течност сгазова фаза - работата, изразходвана за обратимо разкъсване на колона от тази течност с напречно сечение от 0,5 единици площ, тъй като по време на разкъсването се образува нова повърхност, равна на единица площ.

Колкото по-силни са междумолекулните връзки в дадено тяло, толкова по-голямо е неговото повърхностно напрежение на границата с газовата фаза.

Според втория закон на термодинамиката излишната ентропия е равна на

Като се има предвид, че Gs = σ, получаваме следния израз:

От това уравнение следва, че вътрешната енергия на повърхността е сумата от енергията на Гибс и топлината на образуване на повърхността. За отделните вещества топлината qs винаги е положителна, тъй като топлината се абсорбира по време на образуването на повърхността. От уравнението на комбинирания първи и втори закон на термодинамиката, с постоянството на всички параметри, с изключение на температурата, имаме:

Заменяме този израз в получените уравнения:

Това уравнение се нарича уравнение на Гибс-Хелмхолц. Той свързва общата повърхностна енергия с енергията на Гибс (повърхностно напрежение). От това уравнение следва, че за да се определи общата повърхностна енергия, е необходимо да се знае зависимостта на повърхностното напрежение от температурата. За отделните вещества топлината qs винаги е положителна, което означава, че температурният коефициент на повърхностно напрежение е отрицателен:

По този начин повърхностното напрежение на отделните вещества на границата с газ (въздух) намалява с повишаване на температурата. За повечето неполярни течности тази зависимост е линейна.

Калкулатор

Услуга за безплатна оценка на цената на работата

1. Попълнете заявление. Експертите ще изчислят цената на вашата работа
2. Изчисляването на цената ще дойде по пощата и SMS

Номерът на вашето приложение

Точно сега по пощатаЩе получите автоматичен имейл за потвърждение с информация за приложението.

---