Справочник по физике для инженеров и студентов - Яворский Б.М.
ISBN 5-488-00330-4
Скачать (прямая ссылка):
11°. Кривую равновесия твердое тело — пар в диаграмме р—T называют кривой сублимации. На рис. II.9.4
представлены для некоторого вещества кривые равновесия: твердое тело — пар, твердое тело — жидкость и жидкость — пар. Они пересекаются в тройной точке М, где вещество находится одновременно в твердой, жидкой и паровой фазах, которые равновесно сосуществуют друг с другом.
6. АДСОРБЦИЯ
1°. Адсорбцией называют концентрирование (сгущение) одного из веществ (компонентов), происходящее в пограничном слое у поверхности раздела двух фаз. Например, на поверхности твердого тела или жидкости происходит концентрирование веществ из'газа или раствора. Понятие сорбции включает в себя как поверхностное поглощение вещества жидкостью или твердым телом — адсорбцию, так и объемное поглощение вещества — абсорбцию. Адсорбируемое вещество называют адсорбатом; тело, образующее поглощающую поверхность, — адсорбентом. Десорбцией называют обратное процессу сорбции отделение от поверхности" ранее поглощенного ею вещества.
Адсорбированные частицы удерживаются на поверхности некоторое время, зависящее от природы адсорбента и адсорбата, температуры и давления. По мере развития процесса адсорбции ее интенсивность уменьшается, и возрастает роль процесса десорбции. Адсорбционным равновесием называют установление равных скоростей процессов адсорбции и десорбции.
11.9.6. АДСОРБЦИЯ
317
2°. Физической адсорбцией называют адсорбцию, при которой частицы адсорбата сохраняют свои индивидуальные свойства. При химической адсорбции (хемосорбции) молекулы адсорбата образуют химическое соединение с адсорбентом. Адсорбционные силы при физической адсорбции имеют ту же природу, что и силы межмолекулярного взаимодействия в газах, жидкостях и твердых телах. Физическая адсорбция протекает весьма быстро при условии, что она не осложнена побочными процессами. Хемосорбция при низких температурах протекает медленно, и скорость ее возрастает с повышением температуры подобно скорости химических реакций (активированная адсорбция).
Процесс адсорбции сопровождается выделением теплоты. Теплота физической адсорбции имеет порядок теплоты конденсации и составляет 5—20 кДж/моль для простых молекул и 40—80 кДж/моль для сложных молекул. Теплоты хемосорбции сравнимы с теплотой химических реакций (40—400 кДж/моль).
Адсорбция является процессом, сопровождающимся понижением свободной энергии поверхностного слоя адсорбента. Адсорбат должен вносить меньший вклад в поверхностную энергию адсорбента, т. е. должен обладать меньшим, чем адсорбент, поверхностным натяжением.
3°. Количественной характеристикой адсорбции является величина адсорбции Г — избыток массы данного компонента в молях на единицу площади поверхностного слоя по сравнению с его содержанием в таком же объеме соприкасающихся фаз; по уравнению Гиббса ¦. _______________________ до
ЭЦ’
где (т — поверхностное натяжение, р. — химический потенциал данного компонента при равновесии фаз. Если поглощение компонента происходит из среды, где его концентрация невелика, то уравнение Гиббса приводится к виду
Г = — с
RT Э?’
где — поверхностная активность адсорбата,
ОС
характеризующая его способность понижать при адсорбции поверхностную энергию адсорбента.
318
11.9. КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ТВЕРДЫЕ ТЕЛА
7. УПРУГИЕ СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ ТЕЛ
1°. Деформацией твердого тела называют изменение его размеров и объема, сопровождающееся чаще всего изменением формы тела. В некоторых случаях (всестороннее сжатие или растяжение) форма тела сохраняется. Деформации вызываются изменением температуры или внешними силовыми воздействиями. При деформациях происходят смещения частиц, находящихся в узлах кристаллических решеток твердых тел, из первоначальных положений равновесия в новые. Этому препятствуют силы взаимодействия между частицами, вследствие чего в деформированном теле возникают внутренние упругие силы, которые уравновешивают внешние силы, приложенные к телу.
2°. Упругой называют деформацию, которая исчезает после прекращения действия вызывающей ее силы. При этом происходят «обратимые» смещения частиц из новых положений равновесия в кристаллической решетке в прежние. Неупругие деформации твердого тела, сопровождающиеся необратимой перестройкой его кристаллической решетки, называют пластическими.
3°. Напряжением с называют физическую величину, равную упругой силе -Pynp. приходящейся на единицу площади S сечения тела:
р = df ™. dS
Напряжение называют нормальным, если сила dFynp нормальна поверхности dS, и касательным, если сила касательна к этой поверхности.
4°. Мерой деформации является относительная де-Ax
формация — , равная отношению абсолютной деформации Ax к первоначальному значению величины х, характеризующей размеры или форму тела.,
5°. Закон Гука: напряжение при упругой деформации тела пропорционально относительной деформации:
CT = AT-,
X
где К — модуль упругости, равный напряжению, которое возникает при относительной деформации, равной единице.
11.9.7. УПРУГИЕ СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ ТЕЛ