О СВЯЗИ МЕЖФАЗНОЙ ЭНЕРГИИ НА ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА ТВЕРДОЕ ТЕЛО- РАСПЛАВ С ПОВЕРХНОСТНОЙ ЭНЕРГИЕЙ ОТДЕЛЬНЫХ ФАЗ

Авторы
Файлы

Дохов М.П. Статья в формате PDF 123 KB

Отсутствие прямых экспериментальных методов измерения межфазной энергии на границе раздела твердое тело расплав σ_тр. вызывает необходимость проведения косвенных измерений. В частности, в эксперименте относительно легко измеряются поверхностная энергия расплава σ_рп. и угол смачивания расплавом поверхности твердого тела θ. Затем, используя уравнение Юнга рассчитывают поверхностную энергию твердого тела σ_тп. и межфазную энергию на границе раздела твердое тело-расплав. К сожалению, попытки вывести соотношение, связывающее величину межфазной энергии на границе раздела твердое тело-расплав с поверхностной энергией гомогенных фаз, до настоящего времени не увенчались успехом. Не установлена также прямой связи между краевым углом и межфазной энергией на границе раздела твердая фаза-расплав. Поэтому в литературе используются различные приближения. В частности, широко используется приближение Рэлея, связывающее межфазную энергию σ_тр. с поверхностной энергией твердой σ_тп. и жидкой σ_рп. фаз [1-4] и др.

.( 1)

В настоящей работе, используя приближение Рэлея, развита термодинамическая теория, позволяющая произвести расчеты межфазных хаpaктеристик в конденсированных системах.

Суть приближения Рэлея состоит в предположении о том, что изменение свободной энергии адгезии ΔF^а_ij есть геометрическое среднее между изменениями свободной энергии гомогенных фаз

(2)

где i и j - относятся к отдельным фазам в частности, в случае контакта твердого тела и расплава, i означает твердое тело, а j - расплав (жидкость).

Над теоретическим обоснованием предположения Рэлея в последнее время работали многие авторы. В частности, в работах [1-4] и др. подробно рассмотрены возможные варианты его применения к расчету удельной свободной поверхностной энергии различных типов твердых тел.

Анализ расчетных формул, выведенных в литературе с применением приближения Рэлея показывает, что численные результаты σ_тп и σ_тр, полученные с их помощью, не согласуются с экспериментальными данными.

Недостатком работ, в которых используется приближение Рэлея, по нашему мнению, является игнорирование изменения всех поверхностей при образовании границ раздела фаз.

В настоящей работе для устранения противоречий результатов теории с экспериментом, при выводе формул для s_тп и s_тр, нами учтены последние замечания.

Как известно, при образовании новых поверхностей, изменение свободной энергии (численно равное работе образования новых поверхностей раздела фаз), равно

, (3)

где ΔF_i, ΔF_j - изменения свободных энергий при образовании гомогенных фаз, ΔF_ij- гетерогенной фазы, ΔF_ij^α -изменение свободной энергии адгезии i-ой и j-ой фаз. В связи с тем что теория образования гомогенных и гетерогенных фаз в настоящее время хорошо разработана и является общеизвестной, поэтому запишем без вывода, получающиеся формулы для работ образования критических зародышей соответствующих фаз

, , . (4)

Из формулы (2), получим

. (5)

В формулах (4) и (5) Δμ - изменение химического потенциала одной частицы, отнесенный к единице объема соответствующей фазы.

Подставляя (4) и (5) в (3), после некоторых преобразований, получим формулу для расчета σ_тп.

(6)

Подстановка формулы (6) в уравнение Юнга для косинуса краевого угла, дает формулу для расчета межфазной энергии между твердой и жидкой фазами σ_тр.

σ_тр = σ_рп (1 + cosθ + cos²θ). (7)

Отметим, что формулы (6) и (7) позволят определить межфазные энергии σ_тп и σ_триз данных экспериментально измеримых величин σ_рп и θ - поверхностной энергии расплава и угла смачивания в системах, в которых отсутствуют химические реакции между твердым телом и расплавом (жидкостью).

Используя формулы (6) и (7) - составлена таблица относительных значений межфазных энергий в зависимости от краевого угла θ, что позволит исследователям быстро и с достаточной для пpaктики точностью, произвести расчеты σ_тп и σ_тр для различных типов твердых тел, находящихся в контакте с различными расплавами.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

Good R.J, Girifalco L.A A theory for estimation of surface and interfacial ener gies. Estimation of surface energies of solids from contact angle data // j. phys. chem. 1960. V.64.P.561-565.
Zisman W.A. Relation of the equilibrium contact angle to liquid and solid constitution// Adυan. Chem.Ser.1964.№43.p.1-51.
Rhee S.K. A method for determining surface energies of solids: temperature-variant contact angle method// Mater. Sci-and Eng. 1977.V.16,№1.Р 45-51.
Good J. Surface free Energy of solids and liquids: Thermodiynamic, molecular and structure// J. of colloid and interface Sci. 1977. V.59, №3. Р 398-419.

СВОЙСТВА БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНОЙ ДОБАВКИ К ПИЩЕ – АНТИОКСИДАНТА

Статья в формате PDF 119 KB...

23 03 2026 11:14:37

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ СОРБЕНТОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ КАК ФАКТОР ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ЧЕЛОВЕКА

Статья в формате PDF 236 KB...

22 03 2026 10:14:18

Концептуальные и пpaктические аспекты экологического воспитания студентов в ВУЗе

Статья в формате PDF 111 KB...

21 03 2026 7:47:22

МЕТАФОРИЧНОСТЬ ОБРАЗОВ В УРАЛЬСКОМ ФОЛЬКЛОРЕ

Статья в формате PDF 113 KB...

20 03 2026 18:49:53

СОСТОЯНИЕ СИСТЕМЫ ЦИКЛИЧЕСКИХ НУКЛЕОТИДОВ ОРГАНИЗМА КРЫС В УСЛОВИЯХ ПРОЛОНГИРОВАННОГО СТРЕССОРНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

Статья в формате PDF 106 KB...

19 03 2026 3:43:38

ПОЛИМОРФНЫЕ ВИРУСЫ

Статья в формате PDF 254 KB...

18 03 2026 7:20:27

ВЛИЯНИЕ ГАЗОВЫХ ВЫБРОСОВ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ АЛЮМИНИЯ НА СОСТОЯНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Статья в формате PDF 126 KB...

17 03 2026 0:42:17

РОЛЬ ДУХОВНОЙ КУЛЬТУРЫ В ФОРМИРОВАНИИ ГРАЖДАНСКОЙ ПОЗИЦИИ И ДУХОВНОГО МИРА ЛИЧНОСТИ

Статья в формате PDF 99 KB...

16 03 2026 6:17:43

СОТРУДНИЧЕСТВО ЛИПЕЦКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА И ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА ОБЛАСТИ МАРКЕ (Г. АНКОНА, ИТАЛИЯ)

Статья в формате PDF 154 KB...

15 03 2026 6:47:44

КОНТАКТНАЯ АКТИВАЦИЯ ВЕНОЗНОЙ КРОВИ

Статья в формате PDF 119 KB...

14 03 2026 21:11:18

ОКСИДАТИВНЫЙ СТРЕСС У МУЖЧИН С ХРОНИЧЕСКОЙ ОБСТРУКТИВНОЙ БОЛЕЗНЬЮ ЛЕГКИХ НА ФОНЕ ЭНДОКРИНОПАТИИ

Статья в формате PDF 105 KB...

13 03 2026 17:50:48

РАСЧЕТНЫЕ МЕТОДЫ В ТЕРМОХИМИЧЕСКОЙ КИНЕТИКЕ РАДИКАЛЬНЫХ РЕАКЦИЙ

Статья в формате PDF 138 KB...

12 03 2026 15:54:10

Исследование урожайности, семенной продуктивности и химического состава скорцонеры и сальсифи в Северном Зауралье

Статья в формате PDF 138 KB...

11 03 2026 4:36:44

ВЗАИМОСВЯЗЬ УРОВНЯ МЕТАБОЛИЗМА КОЛЛАГЕНА И ПОВЕДЕНИЯ КРЫС В ТЕСТЕ «ОТКРЫТОЕ ПОЛЕ»

В работе методом дискриминантного анализа исследована взаимосвязь между уровнем метаболизма коллагена и особенностями поведения крыс в тесте «Открытое поле». Обнаружено, что крысы с высокой активностью процессов катаболизма коллагена делают большее число уринаций при тестировании по сравнению с другими животными. В то же время особи с высоким уровнем анаболизма коллагена проявляют в «Открытом поле» повышенную горизонтальную двигательную активность. Учет этих хаpaктеристик поведения и массы тела крыс позволяет предсказывать особенности метаболизма коллагена у животных с точностью до 85%. ...

10 03 2026 16:13:44

КУЛЬТУРНОЕ НАСЛЕДИЕ РОССИЙСКОГО ДВОРЯНСТВА В КОНЦЕРТНЫХ ПРОГРАММАХ АНСАМБЛЯ СТАРИННОЙ МУЗЫКИ «КОНКОРДИЯ»

Статья в формате PDF 166 KB...

09 03 2026 21:43:46

ПРОБЛЕМА НАРКОЗАВИСИМОСТИ И ТОКСИКОМАНИИ СРЕДИ МОЛОДЕЖИ – ЦЕНТРАЛЬНАЯ ЗАДАЧА В СОХРАНЕНИИ ФИЗИЧЕСКОГО И НРАВСТВЕННОГО ЗДОРОВЬЯ НАСЕЛЕНИЯ И УСПЕХИ В БОРЬБЕ С НАРКОТЕРРОРИЗМОМ

Статья в формате PDF 224 KB...

08 03 2026 12:10:19

56 интересных фактов о ежах

Колючки ежа на самом деле являются измененными волосами...

07 03 2026 6:48:33

МАТЕРИАЛЬНОЕ СТИМУЛИРОВАНИЕ ЗА РУБЕЖОМ И В РОССИИ

Статья в формате PDF 123 KB...

06 03 2026 7:31:26

ОСОБЕННОСТИ СОЦИАЛЬНО-ПСИХОЛОГИЧЕСКОЙ АДАПТАЦИИ ПОДРОСТКОВ С СИНДРОМОМ ВЕГЕТАТИВНОЙ ДИСФУНКЦИИ

Статья в формате PDF 110 KB...

05 03 2026 20:52:12

Прогрессивная технология стравливания присельских пастбищ

Статья в формате PDF 123 KB...

04 03 2026 13:41:10

ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТОРЦЕВОГО ВЫПУСКА РУДЫ

Работа посвящена физическому моделированию торцевого выпуска руды при системах с обрушением руды и вмещающих пород. Актуальность темы определяется необходимостью повышения эффективности отработки рудных месторождений полезных ископаемых с применением систем с обрушением. Рассматриваемые системы хаpaктеризуются высокими показателями потерь и разубоживания руды. Моделирование выпуска руды позволят решать вопрос оптимизации параметров системы разработки и совершенствования технологических процессов очистной выемки. ...