Теория структурообразованияСтатьи / Теория структурообразованияСтраница 2
Результирующая энергия взаимодействия между частицами, находящимися на расстоянии h, определяется уравнением:
Зависимость суммарной потенциальной энергии межчастичного взаимодействия от расстояния между частицами имеет сложный характер.
Общий вид этой зависимости U = f(h) представлен на рисунке 4.1.1.1.
На графике есть три участка:
1) 0 < h < h1•U (h) < 0, между частицами преобладают силы притяжения, наблюдается ближний минимум.
Uотт → const; Uпр → -∞. Происходит коагуляция.
2) h1 < h < h2. U (h) > 0 – между частицами преобладают силы отталкивания. Uотт > |Uпр|.
3) h2 < h < h3. U (h) < 0 – обнаруживается дальний минимум, однако глубина его невелика.
При h = h1, h2, h3 U (h) = 0, т. е. при этих расстояниях между частицами силы притяжения уравновешиваются силами отталкивания.
Таким образом, если частицы сблизятся на расстояние меньше h1, они неизбежно слипнутся, но для этого должен быть преодолён потенциальный барьер ∆Uк. Это возможно при достаточной кинетической энергии частиц, которая среднестатистически близка к произведению κТ.
Рассмотрим взаимодействие двух частиц. Будем одну частицу считать неподвижной, а вторую – приближающейся к ней с энергией, равной κТ.
Если κТ < ∆Umin, частицы останутся на расстоянии hmin и будут связаны между собой через слой дисперсионной среды, т. е. образуют “пару”, но непосредственно не слипаются и не теряют своей седиментационной устойчивости. В таких случаях говорят, что взаимодействие происходит в дальнем минимуме.
Если ∆Umin < κТ << ∆Uк, то частицы при столкновении отлетают друг от друга. Система агрегативно устойчива.
Если κТ < ∆Uк, то происходит медленная коагуляция.
Если κТ > ∆Uк, то происходит быстрая коагуляция.
Так как золь обычно рассматривают при постоянной температуре, кинетическая энергия частиц остаётся постоянной. Следовательно, для коагуляции должен быть уменьшен потенциальный барьер коагуляции ∆Uк.
Обычно для понижения потенциального барьера в систему вводится электролит-коагулянт. Теория ДЛФО даёт возможность вычислить порог быстрой коагуляции СКБ:
,
где А, В – постоянные величины, которые могут быть рассчитаны;
ε – диэлектрическая проницаемость среды;
Z – заряд иона-коагулянта;
ē – заряд электрона.
Из этой формулы видно, что зависимость порога коагуляции от заряда иона-коагулянта, выведенная из теории ДЛФО, согласуется с эмпирическим правилом Шульце-Гарди:
.
Жидкообразные и твердообразные тела. Ньютоновские и неньютовские жидкости. Псевдопластические и дилатантные жидкообразные тела. Уравнение Оствальда-Вейля. Бингамовские и небингамовские твердообразные тела. Тиксотропия и реопексия
Предложенная П.А. Ребиндером классификация структур дисперсных систем помогает связать механические свойства тел с их строением.
В соответствии с реологическими свойствами все реальные тела делят на жидкообразные (предел текучести равен нулю, РТ = 0) и твердообразные (РТ > 0).
Жидкообразные тела классифицируют на ньютоновские и неньютоновские жидкости. Ньютоновские жидкости – это системы, вязкость которых не зависит от напряжения сдвига и является постоянной величиной в соответствии с законом Ньютона. Течение неньютоновских жидкостей не следует закону Ньютона, их вязкость зависит от напряжения сдвига. Неньютоновские жидкости подразделяются на стационарные, реологические свойства которых не меняются во времени, и нестационарные, для которых эти характеристики зависят от времени. Неньютоновские стационарные жидкости подразделяются на псевдопластические и дилатантные (рис. 4.1.2.1 и 4.1.2.2).
Исходя из экспериментальных исследований, графические зависимости напряжения сдвига от скорости деформации в логарифмических координатах часто линейны и различаются только тангенсом угла наклона прямой, поэтому общую зависимость напряжения сдвига Р от скорости деформации g можно выразить в виде степенной функции:
,
где k и n – постоянные, характеризующие данную жидкообразную систему.
Двухпараметрическое уравнение – математическая модель Оствальда-Вейля: ньютоновская вязкость h неньютоновской стационарной жидкости определяется уравнением
.
Смотрите также
Абсорбция углекислого газа водой
Исходные данные для расчета абсорбционной
установки:
Шифр по Иоффе –
4;
Тип насадки –
ситчатые тарелки;
Поглощаемое
вещество – диоксид углерода (СО2);
Количество газовой
с ...
Платина (Platinum), Pt
Бедность платиновых руд, отсутствие крупных месторождений и отсюда очень высокая стоимость металла в значительной степени ограничивают практическое применение платины. Платина весьма редко встречается ...
Химия как отрасль естествознания
Естествознание – наука о явлениях и законах
природы. Современное естествознание включает многие естественнонаучные отрасли:
физику, химию, биологию, а также смежные отрасли, такие, как физич ...