Развитие новых направлений в термодинамике поверхностных явленийМатериалы по медицине / История изучения капиллярных и поверхностных сил / Развитие новых направлений в термодинамике поверхностных явленийСтраница 2
Используя определение (53), получаем
gdA
(50)
где ,
и
— совместные для обеих поверхностей избытки энергии, энтропии и массы i-ãî компонента.
Уравнение (50) справедливо при любом положении разделяющих поверхностей. Оно играет роль основного фундаментального уравнения тонкой пленки, из которого могут быть получены многие другие термодинамические соотношения. В частности, из (50) получаем выражение
(51)
которое также может рассматриваться как определение расклинивающего давления. Из (50) следует еще два фундаментальных уравнения:
gA
(52)
(53)
Уравнение (53) является аналогом уравнения адсорбции Гиббса (в терминах абсолютной адсорбции). Как и уравнение адсорбции Гиббса, оно не является самостоятельным термодинамическим соотношением и для получения каких-либо физических зависимостей должно рассматриваться совместно с фундаментальными уравнениями для объемных фаз.
Отметим, что приведенные определения расклинивающего давления относятся только к плоской пленке. При переходе к случаю искривленной пленки возникают следующие осложнения: определения (45) – (47) перестают быть эквивалентными; каждое из этих определений утрачивает свою однозначность. Так, если пользоваться определениями (45) и (46), то для искривленной пленки будут существовать два расклинивающих давления, поскольку давления Рa и Рb по обеим сторонам пленки будут различными. Определением (47) воспользоваться еще труднее, так как в случае искривленной пленки величина Рn является функцией пространственных координат.
Для описания дальнодействующих поверхностных сил в искривленных пленках можно использовать более фундаментальное понятие работы смачивания, введенное в [58]. Для плоских пленок работа смачивания просто выражается, если известна изотерма расклинивающего давления (т.е. зависимость P(h) при данной температуре). Для искривленных же пленок необходимо делать какие-то другие предположения о виде зависимости работы смачивания от толщины пленки.
Таким образом, даже задача адекватного описания дальнодействующих поверхностных сил на сегодняшний день остается нерешенной.
В целом можно отметить, что термодинамический подход Гиббса к описанию капиллярности оказался очень плодотворным. По сей день теория Гиббса остается весьма полезной как в чисто теоретических исследованиях, так и в прикладных задачах. Значительные успехи достигнуты также в термодинамике адсорбции, смачивания, нуклеации, электродных процессов и в других областях.
Заключение
Как видно из приведенного исторического обзора, капиллярные явления изучаются уже почти триста лет. За это время довольно сильно изменились способы описания капиллярных и поверхностных сил. Однако, интересно отметить, что практически с самых первых работ по теории капиллярных явлений, люди совершенно правильно относили их к макроскопическим проявлениям сил, действующих между частицами в веществе. С развитием представлений об этих силах менялось и понимание их роли в тех или капиллярных явлениях.
Смотрите также
Биофизика искусственного кровотока при массаже сердца в процессе
сердечно-легочной реанимации,
Принято считать, что в основе
непрямого массажа сердца лежит сдавление сердца спереди грудиной, сзади —
позвоночным столбом, в результате чего кровь из полостей сердца поступает в
сосуды организма. ...
Влияние психообразовательной работы среди родственников на восприятие ими душевно больных членов семей
По оценкам Всемирной
организации здравоохранения на планете сегодня живет и кое-как здравствует
более 450 миллионов людей, страдающих психическими заболеваниями. Всемирная
Федерация психиче ...
Влияние различных факторов на здоровье населения
Последние десятилетия
ученые многих стран мира, эксперты Всемирной организации здравоохранения
занимаются решением проблемы поиска конструктивных определений понятий
индивидуального, группо ...