Приглашаем посетить сайт
ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ
ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ (межфазноенатяжение) - механич. и термодинамич. характеристика межфазной поверхности, <определяемая межмолекулярными взаимодействиями и структурой поверхностногослоя. Механически П. н. (
Н/м) определяется по аналогии со средним (гидростатич.) напряжением какполовина следа двумерного тензора избыточных поверхностных напряжений (тензоранатяжений)
отнесённого к нек-рой геом. разделяющей поверхности с координатой z0 между соприкасающимися фазами 
и 
:
где 
- обычный тензор напряжений, зависящий в поверхностном слое от нормальнойк поверхности координаты z. При равновесии изотропных макрофаз, <напр. жидкости и газа, величина 
не зависит от положения разделяющей поверхности. Термодинамически 
определяется как работа обратимого образования единицы площади новой поверхностипутём растяжения старой. Аналогичная работа 
(Дж/м 2) образования поверхности разрезанием тела, часто такженазываемая П. н., имеет смысл уд. свободной поверхностной энергии для чистойжидкости и уд. поверхностного большого термодинамич. потенциала - для многокомпонентнойжидкой смеси (в случае твёрдого тела 
- поверхностная плотность нек-рой ф-ции, обладающей свойством свободнойэнергии по отношению к малоподвижным компонентам кристаллич. структурыи большого термодинамич. потенциала по отношению к легкодиффундирующимкомпонентам). Тензор натяжений 
тензор деформации 
(см. Деформация )и 
связаны изотермич. соотношением
а при наличии изотропии
( А - площадь межфазной поверхности).Для жидкостей 
что свидетельствует о наличии реальной тангенциальной стягивающей силывдоль поверхности. Наиб. П. н. имеют расплавы металлов (напр., Pt при 2300К обладает 
= 1,820 Н/м). Для твёрдых тел диффузионное равновесие между поверхностьюи объёмом устанавливается медленно, поэтому 
причём 
а 
можетиметь любой знак (по имеющимся оценкам, у ионных кристаллов 
< 0).
Связь П. н. с др. параметрами состояниядаётся ур-нием адсорбции Гиббса (см. Поверхностные явления). У чистыхвеществ П. н. снижается с ростом темп-ры. Повышение давления приводит куменьшению П. н. при заметной взаимной растворимости фаз и к возрастаниюП. н. в противоположном случае (напр., в системе вода - гелий). Присутствиевеществ с положительной адсорбцией вызывает снижение П. н. (наиб. эффектдают поверхностно-активные вещества), а с отрицательной (характерной, <напр., для неорганич. солеи в воде) - повышение П. н. Вдали от критич. <точки гравитац. поле практически не изменяет П. н. Влияние внеш. электрич. <поля существенно зависит от наличия в поверхностном слое спонтанной поляризации(характерной для воды и полярных жидкостей) и поверхностного электрич. <потенциала. Если радиус кривизны поверхности много больше эфф. толщиныповерхностного слоя, П. н. практически не зависит от формы поверхности. <При достаточном уменьшении размера фазы эта зависимость появляется, причёмП. н. определяется знаком кривизны поверхности: для капель чистой жидкостиуменьшается, а для пузырьков - возрастает с уменьшением их радиуса. Приналичии искривлённой поверхности П. н. оказывает влияние и на состояниевнутр. объёмной фазы: повышаются её давление и химические потенциалы, давлениеравновесного пара (см. Кельвина уравнение), растворимость, меняетсятемп-pa фазового перехода.
П. н. жидкостей обусловливает широкийкруг капиллярных явлений. В основе всех методов измерения П. н. <лежит закон Лапласа. При помощи спец. таблиц можно определить П. н. поформе мениска у плоской стенки, форме капли (лежащей или висящей) или еёэкстремальным параметрам, по высоте капиллярного поднятия, по силе удержанияконтакта с поверхностью жидкости или отрыва от неё пластинки, кольца, цилиндра, <конуса или шара, по натяжению жидкой плёнки, по размеру и весу падающихкапель, по макс. давлению в пузырьке, по капиллярным волнам. Изметодов измерения динампч. П. н. наиб. известен метод осциллирующей струп. <Для измерения очень малых П. н. на границе жидкость - жидкость, характерных, <напр., для окрестности критпч. состояния, используется метод вращающейсякапли. П. н. малых зародышей новой фазы можно определить по скорости ихобразования. П. н. твёрдых тел обычно определяют косвенно, исходя из межмолекулярных, <межатомных и межионных взаимодействии.
Лит.: Оно С., Кондо С., Молекулярнаятеория поверхностного натяжения в жидкостях, пер. с англ., М., 1963; РусановА. И., Фазовые равновесия и поверхностные явления, Л., 1967; Гохштейн А. <Я., Поверхностное натяжение твердых тел и адсорбция, М., 1976.
А. И. Русанов.