Студопедия

Главная страница Случайная страница

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Термодинамикалық шарты




Лиофильдік дисперсті жүйелер,кәдімгі шын ерітінді сияқты,өздігінен түзілуі мумкін.Ол кезде жүйенің тепе-теңдік жағдайы Гиббс энергиясының ең аз (минимум)мәніне сәйкес келеді. Мұндай жүйелердің түзілу үдерісін мынадай термодинамикалық қатынаспен көрсетуге болады:

∆G= ∆H-TS (1)

 

Жүйенің Гиббс энертгиясының өзгеруі G нөлден кіші болуы керек,ендеше:

∆ H<T S (2)

Энтальпияның өзгеруі ∆H фазааралық әрекеттесуді сипаттайды,оның нәтижесінде фазааралық керілу кемиді. Түзілетін дисперстік жүйе гетерогендік болып қалу үшін фазааралық керілу нөлге дейін кемімеуі керек,әйтпесе шын ерітінді түзіледі. Гетерогендік лиофильдік жүйедегі қандай беттік энергия энтропиялық құрамдаспен компенсацияланады. Оның болуы (∆S)бөлшектері жылулық (броундық) қозғалысын қабілетті дисперстік жүйелерде ғана мүмкін. Сонымен, еркін дисперстік жүйелердің ішіндегі термодинамикалық тұрақты жүйелер-ультрамикрогетерогендік (кірнелер, коллоидтық жүйелер) ғана бола алады.

Лиофильдік коллоидтық жүйелерде берілген дисперстік күй энергетикалық тұрғыдан қарағанда ең тиімді болады. Жүйенің екі фазадан тұратын немесе шын ерітінді күйінде болатын күйлері энергетикалық тиімсіз (өйткені жалпы Гиббс энергиясы көбірек болады).

Термодинамикалық тұрақты гетерогендік дисперстік жүйелердің болу мүмкіндігін Кельвиннің капиллярлық конденсация теңдеуін пайдаланып, Фольмер көрсеткен болатын. Ол бөлшектердің өлшемдері бойыншы максималды таралуы ультрамикрогетерогендік аймақта болатынын анықтады.

Дисперстік жүйелердің коагуляциясы термодинамикалық тұрақты болу шартын былайша корсетуге болады:

немесе >>0 (3)

 

Бұл фазааралық бет артқанда немесе бөлшектердің өлшемдері азайғанда Гиббс энергиясының өспеу керек екенін көрсетеді. Фазааралық беттер өздігінен өсуі, тек беттік энергия жүйенің энергиясының өсуімен компенсацияланғанда ғана болады. Ол болса диспергілеу (дисперстілікті арттырғанда) кезінде болады. Бұл құбылыс өздігінен диспергілеу-термодинамикалық тұрақты жүйелерді алудың негізгі әдісі.



Осмостық қысым үшін жазылған Вант-Гофф теңдеуінен энтропиялық тебісу энергиясын алуға болады:

ΠV=nRT (4)

 

мұндағы V- кірненің көлемі, n-сол көлемдегі бөлшектер саны

 

Осы көлемдегі кірненің беттік энергиясы, егер бөлшектер шар тәрізді болатын болса, мынаған тең:

∆GS = n4πr2𝛿 (5)

мұндағы: 𝛿 - фазааралық керілу.

 

Жүйедегі тұрақты тепе-теңдік жағдайы 𝛿=𝛿max болғанда болады. Осыны ескеріп (5) және (6) теңдеулерді теңестіре отырып,мынадай теңдеу аламыз:

nᴋT = n4πr2𝛿max (6)

бұдан: 𝛿max= (7)

немесе жалпы алғанда: 𝛿max= (8)

мұндағы: - өлшемсіз шама; а - бөлшектердің орташа өлшемі.

 

(8)-теңдеу Ребиндер мен Щукиннің теңдеуі деп аталады.Бұл теңдеу өздігінен диспергілену болатын, яғни дисперстік жүйенің термодинамикалық тұрақтылығын анықтайды.

Максималдық фазааралық керілуді (7)-теңдеу бойынша есептеу ултрамикрогетерогендік жүйелерде бөлшектердің өлшемдеріне (100 - ден 1н - м-ге дейін) байланысты ол 1.4*10-7-ден 1.4*10-3 Дж/м-дейін өзгерісін көрсетеді. Лиофильдік дисперстік жүйелерде фазааралық бет үлкен болуына қарамастан, фазааралық керілудің аз болуынан беттік энергия да аз болады. Фазааралық керілудің аз болуы фазааралық әрекеттесудің көп болғанында ғана болады. Ондай әрекеттесулер дисперсиялық орта сұйықтық болғанда ғана болады. Сондықтан термодинамикалық тұрақты еркін дисперстік жүйелер дисперсиялық ортасы тек қана сұйықтық болғанда ғана болуы мүмкін.





mylektsii.ru - Мои Лекции - 2015-2019 год. (0.006 сек.)Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав Пожаловаться на материал