Классификация поверхностных явлений

Рассмотрим классификацию поверхностных явлений в соответствии с объединенным уравнением первого и второго начал термодинамики для поверхностного слоя относительно изменения энергии Гиббса:

, (2.1)

где Т – температура; S – энтропия; р – давление; V – объем; s – площадь поверхности; – поверхностное натяжение; – химический потенциал i- го компонента; n_i – число моль i -го компонента; – электрический потенциал; q – количество электричества.

В уравнении (2.1) приращение свободной энергии Гиббса представлено как алгебраическая сумма приращений различных видов энергии: тепловой, механической, поверхностной, химической и электрической. Выделим из всей суммы поверхностную энергию , которая представлена в уравнении как произведение поверхностного натяжения (интенсивный фактор) на величину поверхности s (экстенсивный фактор). Из уравнения (2.1) следует, что поверхностная энергия способна переходить в другие виды энергии, что приводит к возникновению различных поверхностных явлений. Так, например, превращение поверхностной энергии в энергию Гиббса (dG) сопровождает изменение реакционной способностис изменением дисперсности, что количественно описывается уравнением Томсона (Кельвина). В результате превращения поверхностной энергии в теплоту () происходит смачивание и адгезия, что количественно оценивается уравнением Дюпре, превращение в механическую энергию (Vdp) связывается с капиллярными явлениями, основой которых служит уравнение Лапласа. Поверхностное явление, называемое адсорбцией, сопровождает превращение поверхностной энергии в химическую () и оценивается уравнением Гиббса. И, наконец, превращение поверхностной энергии в электрическую (), приводит к электрическим явлениям(уравнение Липпмана).