О СВЯЗИ МЕЖФАЗНОЙ ЭНЕРГИИ НА ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА ТВЕРДОЕ ТЕЛО- РАСПЛАВ С ПОВЕРХНОСТНОЙ ЭНЕРГИЕЙ ОТДЕЛЬНЫХ ФАЗ
Отсутствие прямых экспериментальных методов измерения межфазной энергии на границе раздела твердое тело расплав σтр. вызывает необходимость проведения косвенных измерений. В частности, в эксперименте относительно легко измеряются поверхностная энергия расплава σрп. и угол смачивания расплавом поверхности твердого тела θ. Затем, используя уравнение Юнга рассчитывают поверхностную энергию твердого тела σтп. 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 σтр. с поверхностной энергией твердой σтп. и жидкой σрп. 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 ΔFаij 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 σтп и σтр, 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 sтп и sтр, нами учтены последние замечания.
Как известно, при образовании новых поверхностей, изменение свободной энергии (численно равное работе образования новых поверхностей раздела фаз), равно
, (3)
где ΔFi, ΔFj - изменения свободных энергий при образовании гомогенных фаз, ΔFij- гетерогенной фазы, ΔFijα -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 σтп.
(6)
Подстановка формулы (6) в уравнение Юнга для косинуса краевого угла, дает формулу для расчета межфазной энергии между твердой и жидкой фазами σтр.
σтр = σрп (1 + cosθ + cos2θ). (7)
Отметим, что формулы (6) и (7) позволят определить межфазные энергии σтп и σтр из данных экспериментально измеримых величин σрп 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 σтп и σтр 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.
Статья в формате PDF
95 KB...
02 07 2026 12:53:14
Статья в формате PDF
113 KB...
01 07 2026 0:32:18
Статья в формате PDF
276 KB...
30 06 2026 1:13:49
Статья в формате PDF
266 KB...
28 06 2026 5:23:11
Статья в формате PDF
147 KB...
27 06 2026 2:16:55
Статья в формате PDF
116 KB...
26 06 2026 1:33:26
Статья в формате PDF
166 KB...
25 06 2026 18:36:40
Статья в формате PDF
109 KB...
24 06 2026 4:56:56
Статья в формате PDF
280 KB...
23 06 2026 17:44:39
Статья в формате PDF
121 KB...
22 06 2026 18:28:35
Статья в формате PDF
132 KB...
20 06 2026 3:33:39
Статья в формате PDF
103 KB...
19 06 2026 7:21:30
Статья в формате PDF
92 KB...
18 06 2026 21:51:46
Статья в формате PDF
109 KB...
16 06 2026 10:23:16
Статья в формате PDF
121 KB...
15 06 2026 16:23:44
Статья в формате PDF
112 KB...
14 06 2026 8:28:20
Статья в формате PDF
316 KB...
13 06 2026 23:54:38
В данной работе приводятся результаты экологических исследований по состояния северных экосистем, с целью разработки возможных мероприятий по снижению негативных воздействий на окружающую среду при горно-добычных работах открытых карьерным способом. Выявлены закономерности приуроченности накопления тяжелых металлов на определенных типах почв.
...
12 06 2026 9:23:31
Статья в формате PDF
107 KB...
11 06 2026 10:12:31
Статья в формате PDF
143 KB...
10 06 2026 19:22:57
Статья в формате PDF
124 KB...
09 06 2026 20:50:40
Статья в формате PDF
179 KB...
08 06 2026 10:26:31
Инженерная рационализация лесопользования предполагает активное применение достижений древесиноведения. Фундаментальные достижения в этой области вполне могут быть применены в исследованиях свойств живой древесины растущих деревьев. Доказательство биотехнического принципа в данной статье выполнено на основе моделирования экспериментальных данных профессора Б.Н.Уголева по деформативности древесины при действии усилий поперек волокон.
...
07 06 2026 18:56:47
Статья в формате PDF
128 KB...
06 06 2026 15:55:53
Статья в формате PDF
544 KB...
05 06 2026 5:50:25
Статья в формате PDF
262 KB...
04 06 2026 16:40:13
Летом 2012 года был проведен мониторинг расхода воды на малом водотоке. Мерный сосуд был принят в виде ковша емкостью один литр. Все измерения проводились вечером с 17-00 часов. Поэтому текущее время берется целыми сутками. Модель динамики имеет две составляющие: первая составляющая является законом экспоненциального роста, а вторая волновым возмущением с переменными амплитудой и частотой колебания. Показана методика моделирования с процеДypaми: 1) выявление постоянного члeна; 2) по остаткам от постоянного члeна, последовательно усложняя конструкцию, идентифицируется волновая функция; 3) постоянный члeн совмещается с волновой функцией; 4) усложняется конструкция тренда до устойчивого не волнового закона.
...
03 06 2026 4:19:19
Статья в формате PDF
118 KB...
01 06 2026 9:26:43
Статья в формате PDF
105 KB...
31 05 2026 7:29:51
Статья в формате PDF
105 KB...
30 05 2026 17:48:18
Статья в формате PDF
302 KB...
29 05 2026 11:42:52
Статья в формате PDF
104 KB...
28 05 2026 8:55:41
Статья в формате PDF
280 KB...
27 05 2026 22:20:38
Статья в формате PDF
123 KB...
26 05 2026 1:47:27
Статья в формате PDF
400 KB...
25 05 2026 12:23:23
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::
