Сжимаемость

Поверхностное натяжение.

В ряде процессов химической технологии капельная жидкость при движении соприкасается с газом (или паром) или с другой капельной жидкостью, практически не смешивающейся с первой. Поверхность раздела между фазами стремится к минимуму под действием поверхностных сил. Соответственно капли жидкости, взвешенные в газе (или паре) или другой жидкости, и пузырьки газа в жидкости принимают форму, близкую к шарообразной. Это объясняется тем, что молекулы жидкости внутри ее объема испытывают примерно одинаковое воздействие соседних молекул, в то время как молекулы, находящиеся непосредственно у поверхности раздела фаз, притягиваются молекулами слоев жидкости сильнее, чем молекулами окружающей среды. В результате на поверхности возникает давление, направленное внутрь жидкости по нормали к ее поверхности, которое и стремиться уменьшить эту поверхность до минимума.

Следовательно, для увеличения поверхности, т.е. для создания новой поверхности, необходима некоторая затрата энергии. Работу, требуемую для образования единицы новой поверхности, называют межфазным, или поверхностным, натяжением и обозначают γ.

Для жидкостей поверхностное натяжение. [Н/м]

Для твердых тел – поверхностная энергия. [Дж/м²]

С величиной поверхностного натяжения связаны характеристики смачивания капельными жидкостями твердых материалов; смачивание оказывает существенное влияние на гидродинамические условия протекания процессов в абсорбционных и ректификационных аппаратах.

Сжимаемость — свойство вещества изменять свой объём при изменении внешнего давления (или другими словами, при изменении напряжений в веществе). Сжимаемость характеризуется коэффициентом объёмного сжатия^

,

где - изменение V при изменении Р на величину

Однако, коэффициент объёмного сжатия для любой системы зависит от того, является ли процесс адиабатическим или изотермическим. Соответственно, изотермический коэффициент объёмного сжатия определяется следующей формулой:

,

где индекс T означает, что частная производная берётся при постоянной температуре.

Адиабатический коэффициент объёмного сжатия определяется следующим образом:

,

где индекс S обозначает энтропию (адиабатический процесс протекает при постоянной энтропии). Для твёрдых веществ различиями между этими двумя коэффициентами обычно можно пренебрегать.

Энтропи́я (от др.-греч. ἐντροπία — поворот, превращение) — в естественных науках мера беспорядка системы.

Адиабатическая сжимаемость всегда меньше изотермической. Справедливо соотношение:

,

где — теплоёмкость при постоянном объёме, — теплоёмкость при постоянном давлении.

Теплоемкость, количество теплоты, затрачиваемое для изменения температуры на 1 °С. Согласно более строгому определению, теплоемкость – термодинамическая величина, определяемая выражением:

,

где ∆Q- кол-во теплоты, сообщенное системе и вызвавшее изменение ее температуры на ∆Т.

Величина, обратная коэффициенту объёмного сжатия называется объёмным модулем упругости, который обозначается буквой к.