2015-06-05
589
Наиболее важной характеристикой поверхности является поверхностное натяжение. Оно характеризует избыток поверхностной энергии, приходящийся на 1 м2 межфазной поверхности.
Поверхностное натяжение (
) равно термодинамически обратимой[1], изотермической работе, которую надо совершить, чтобы увеличить площадь межфазной поверхности на единицу.
T=const, 
, [ 
]=Дж/м2 или (Нм)/м2 = Н/м,
где 
– термодинамически обратимая работа, затраченная на образование поверхности площадью dS1,2, так как работа совершается над системой, то она является отрицательной.
Обычно работу совершают или при условии постоянства объема и температуры (V, Т = const), или при постоянных температуре и давлении (Р, Т = const). Рассмотрим оба варианта:
1) V, Т = const
– = dF,
где F – свободная энергия Гельмгольца.
(2.1)
2) Р, Т = const
– = dG,
где G – свободная энергия Гиббса.
(2.2)
Свободная энергия – это энергия, за счет которой можно произвести работу.
Таким образом, поверхностное натяжение – это удельная свободная поверхностная энергия, т. е. свободная поверхностная энергия, приходящаяся на единицу межфазной поверхности.
Поверхностное натяжение характеризует различия в интенсивности межмолекулярных взаимодействий граничащих фаз. Чем больше эти различия, тем больше . Для границы «конденсированная фаза (твердая или жидкая) – воздух» можно пренебречь межмолекулярными взаимодействиями в воздухе (Fгаз-газ 
0) и, значит, поверхностное натяжение характеризует интенсивность межмолекулярных сил в конденсированной фазе. В таблице 2.1. приведены значения некоторых веществ на границе с воздухом.
Таблица 2.1
Поверхностное натяжение на границе с воздухом
| Жидкость | ж-г*103 Дж/м2
to=20 oC
| Твердое тело | тв-г*103 Дж/м2
to=20 oC
|
| Ртуть | 485,0 | СаF2 | |
| Н2О | 72,75 | PbF2 | |
| С6Н6 | 28,9 | PbI2 | |
| С2Н5ОН | 21,6 | алмаз |
