жидкости в капилляре с диаметром d можно определить из соотношения:
[pic] ? где: А - постоянная зависящая от свойств жидкости.
Для водымм,
Для ртути [pic], мм.
Силы поверхностного натяжения малы и проявляются при малых объёмах
жидкости. Величина напряжений на границе раздела зависит от температуры
жидкости; при увеличении температуры внутренняя энергия молекул возрастает
и, естественно, уменьшается напряжение в пограничном слое жидкости и,
следовательно, уменьшаются силы поверхностного натяжения.
Растворимость газов в капельных жидкостях. В реальных жидкостях всегда
находится в растворённом состоянии газ. Это может быть воздух, азот,
углеводородный газ, углекислота[pic]сероводороди[pic] др. Наличие газа
растворённого в жидкости может
оказывать как благоприятное воздействие (снижается вязкость жидкости,
плотность и т.д.), так и неблагоприятные факторы. Так при снижении давления
из жидкости выделяется свободный газ, который может стать источником такого
нежелательного явления как кавитация; выделяющийся газ может оказаться не
безопасным для окружающей среды (HiS), огнеопасным и взрывоопасным
(углеводородный газ). Газ, растворённый в жидкости, как и газ в свободном
состоянии может также способствовать коррозии стенок труб и оборудования,
вызывать химические реакции, ведущие к образованию отложений твёрдых солей
на стенках труб, накипей и др. По этой причине знание особенностей и
законов растворения газа в жидкости крайне желательно.
Количество газа, которое может раствориться в капельной жидкости, зависит
от физико-химических свойств самой жидкости и растворяемого в ней газа, а
также от температуры и давления. Максимальное количество газа, которое
может быть растворено в данной жидкости носит название предельной
газонасыщенности для данного газа s0. Естественно, что величины предельной
газонасыщенности для разных газов будут разными. Другой характеристикой
процесса растворения газа в жидкости является давление насы-
чении температуры внутренняя энергия молекул возрастает и, естественно,
уменьшается напряжение в пограничном слое жидкости и, следовательно,
уменьшаются силы поверхностного натяжения.
Растворимость газов в капельных жидкостях. В реальных жидкостях всегда
находится в растворённом состоянии газ. Это может быть воздух, азот,
углеводородный газ, углекислота[pic], сероводород HiS и др. Наличие газа
растворённого в жидкости может оказывать как благоприятное воздействие
(снижается вязкость жидкости, плотность и т.д.), так и неблагоприятные
факторы. Так при снижении давления из жидкости выделяется свободный газ,
который может стать источником такого нежелательного явления как кавитация;
выделяющийся газ может оказаться не безопасным для окружающей среды [pic] ,
огнеопасным и взрывоопасным (углеводородный газ). Газ, растворённый в
жидкости, как и газ в свободном состоянии может также способствовать
коррозии стенок труб и оборудования, вызывать химические реакции, ведущие к
образованию отложений твёрдых солей на стенках труб, накипей и др. По этой
причине знание особенностей и законов растворения газа в жидкости крайне
желательно.
Количество газа, которое может раствориться в капельной жидкости, зависит
от физико-химических свойств самой жидкости и растворяемого в ней газа, а
также от температуры и давления. Максимальное количество газа, которое
может быть растворено в данной жидкости носит название предельной
газонасыщенности для данного газа s0. Естественно, что величины предельной
газонасыщенности для разных газов будут разными. Другой характеристикой
процесса растворения газа в жидкости является давление насыщения [pic], это
такое минимальное давление в жидкости, при котором достигается насыщение
капельной жидкости газом. При невысоких давлениях значительно уступающих
величине давления насыщения справедлив закон растворимости Генри:
[pic]
Количество газа растворимого в единице объёма жидкости пропорционально
давлению. При увеличении дав[pic] ления до давления насыщения величина
Кривая растворимости газа в жидкости s(p). коэффициента
растворимости газа[pic]
— давление насыщения, sn — величина
[pic] снижается, ппегтеттьнои гязонясьттттенноети
В жидкости может одновременно
растворяться целая группа различных газов; нередки случаи, когда капельная
жидкость и растворяемый в ней газ имеют одинаковую природу (нефть и
углеводородные газы); в последнем случае между жидкостью и газом может
существовать весьма условная граница, зависящая от температуры смеси и
других прочих условий.
Испаряемость. При повышении температуры жидкости и, в некоторых случаях,
при снижении давления часть массы капельной жидкости постепенно переходит в
газообразное состояние (пар). Интенсивность процесса парообразования
зависит от температуры кипения жидкости при нормальном атмосферном
давлении: чем выше температура кипения жидкости, тем меньше её
испаряемость. Однако, более полной характеристикой испаряемости следует
считать давление (упругость) насыщенных паров, данное в функции
температуры. Чем больше насыщенность паров при данной температуре, тем
больше испаряемость жидкости. с_
Адсорбция Адсорбцией принято называть концентрацию одного из веществ,
происходящую в его поверхностном слое, т.е. на границе раздела двух фаз
(например, жидкость и поверхность твёрдого тела). Такая концентрация
молекул жидкости на поверхности твёрдого тела обуславливается силами
межмолекулярного взаимодействия. Так сила притяжения молекул жидкости со
стороны молекул твёрдого тела неизмеримо выше, силы притяжения оказываемой
со стороны молекул самой жидкости. По этой причине на поверхности твёрдого
тела образуется устойчивая пленка, состоящая из молекул жидкости, которая
способна удерживаться на поверхности твёрдого тела даже в том случае, когда
вдоль поверхности твёрдого тала перемещается поток жидкости. Сильное
притяжение со стороны молекул твёрдого тела могут испытывать также и
молекулы второго и третьего слоев молекул жидкости, т.е. образующаяся на
поверхности твердого тела плёнка из частиц жидкости может быть
многослойной. Поскольку сила взаимодействия между молекулами убывает с
увеличением расстояния между ними, то молекулы удалённых от поверхности
твёрдого тела слоев легко разрушаются под действием различных сил, т.е.
внешние слои молекул жидкости крайне неустойчивы. Процесс разрушения
образованной плёнки из жидких молекул называется десорбцией. Как правило,
эти два процесса идут одновременно, образуя состояние неустойчивого
равновесия.
Адсорбируемое вещество (в нашем случае это жидкость) называется адсорбатом,
а адсорбирующее вещество (в нашем случае это твёрдое тело) называется
адсорбентом. Процесс собственно адсорбции происходит на поверхности
твёрдого тела без внедрения молекул адсорбата в твёрдое тело.
В тех случаях, когда молекулы адсорбата проникают в поверхностный слой
адсорбента, то такой процесс приято называть абсорбцией. Если же при этом
будет происхо-
дить химические реакции между веществами, то такой процесс носит название
хемсорб-ции. Следует отметить, что скорость сорбционных процессов зависит
от внешних условий (температура и давление) а также от свойств самих
веществ. На практике с сорбционными процессами мы встречаемся при
гидроизоляции зданий и сооружений, при уплотнении сальников в различных
механизмах и машинах.
1.3. Многокомпонентные жидкости
В природе химически чистых жидкостей нет, технических рафинированных тоже
немного. Обычно в основной жидкости всегда имеются незначительные или
весьма существенные добавки (примеси). Для капельной жидкости примесями
могут быть другие жидкости, газы и твёрдые тела. В таких случаях жидкость с
примесями может образовать гомогенную или гетерогенную смесь.
Гомогенные смеси образуются в тех случаях, когда в основной жидкости (в
таких случаях эта жидкость называется растворителем) примеси распределяются
по всему объёму растворяющей жидкости равномерно на уровне молекул. В таких
случаях смесь физически представляет собой однородную среду, называемую
раствором. Сами же примеси носят название компонент. Физические свойства
такой гомогенной смеси (плотность и удельный вес) можно определить по
компонентному составу:
[pic]
где:- плотность смеси,
- плотность i - той компоненты, [pic] количество / - той компоненты.
Величины других параметров смеси (вязкость и др.) зависят от многих физико-
химических факторов, что является самостоятельным объектом изучения.
В тех случаях, когда примеси в основной жидкости находятся не на
молекулярном уровне, а в виде частиц, представляющих собой многочисленные
ассоциации молекул вещества примеси, то такие смеси не могут считаться
однородными растворами. Физические свойства таких смесей (включая плотность
и удельный вес) будут зависеть от того, какое вещество будет находиться в
точке измерения. Такие смеси будут неоднородными (гетерогенными) смесями. В
литературе такие смеси часто называют многофазными жидкостями.
Отличительной особенностью многофазных жидкостей является наличие в них
внутренних границ раздела между фазами, вдоль этих поверхностей раздела
действуют силы поверхностного натяжения, которые могут оказаться
значительными при большой площади поверхности границ между фазами. Силы
поверхностного натяжения вкупе с
другими силами, действующими в многофазной жидкости, увеличивают силы
сопротивления движению жидкости.
Примеров многофазных жидкостей в природе достаточно: эмульсии - смеси двух
и более нерастворимых друг в друге жидкостей; газированные жидкости - смеси
жидкости со свободным газом, окклюзии - смеси жидких и газообразных
углеводородов; суспензии и пульпы - смеси жидкостей и твёрдых частиц,
находящихся в жидкости во взвешенном состоянии и т.д.
1.4. Неньютоновские жидкости
Многокомпонентные жидкости как гомогенные, так и гетерогенные, в большей
степени, могут содержать в своём составе компоненты, значительно изменяющие
вязкость жидкости, и даже кардинально меняющие саму физическую основу и
природу внутреннего трения. В таких жидкостях гипотеза вязкостного трения
Ньютона (пропорциональность напряжений градиенту скорости относительного
движения жидкости) неприменима. Соответственно такие жидкости принято
называть неньютоновскими жидкостями.
Среди неньютоновских жидкостей принято выделять вязкопластичные жидкости,
псевдопластичные жидкости и дилатантные жидкости. Для вязкопластичных
жидкостей характерной особенностью является то, что они до достижения
некоторого критического внутреннего напряжения т0 ведут себя как твёрдые
тела и лишь при превышении внутреннего напряжения выше критической величины
начинают двигаться как обычные жидкости. Причиной такого явления является
то, что вязкопластичные жидкости имеют пространственную жёсткую внутреннюю
структуру, сопротивляющуюся любым внутренним напряжениям меньшим
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18
