Səthi gərginlik. Səth enerjisi və səthi gərilmə anlayışı Mayenin səth qatının enerjisi nədir
düyü. 9.3. Molekullararası qüvvələrin həcmdə və səthdə hərəkəti
Bütün bu qüvvələrin nəticəsi 0-a bərabərdir. Səthdə yerləşən molekulu yalnız daxili molekullar cəlb edir (qaz nadirləşdiyinə görə zəif qarşılıqlı təsir göstərir), bu qüvvələrin nəticəsi bədənin içərisinə yönəldilir, yəni. səth molekullarını bədənə geri çəkmək istəyi aydın şəkildə ifadə edilir, bədənin səthi sanki gərgin vəziyyətdədir və büzülməyə meyllidir. Səth molekullarına qüvvələrin təsiri kompensasiya edilmədiyi üçün belə molekullar sərbəst səth enerjisinə malikdirlər. Bir tərif verək.
Sərbəst səth enerjisi DE = E* – E cf daxilində yerləşən molekullarla müqayisədə səth qatının molekullarının artıq enerjisidir.
Bu enerji təmasda olan fazaların maddəsinin təbiətindən, temperaturdan və fazalar arasındakı interfeys sahəsindən asılıdır.
S - fazaların ayrılması sahəsi, m 2;
s - səthi gərginlik əmsalı (və ya sadəcə səthi gərginlik) adlanan mütənasiblik əmsalı, J / m 2.
Bildiyiniz kimi, istənilən sistem minimum enerjiyə meyllidir. Sərbəst səth enerjisini (F s = sS) azaltmaq üçün sistemin iki yolu var: səth gərginliyini azaltmaq s və ya
faza interfeysinin sahəsi S .
Maddələrin bərk və maye səthlərdə adsorbsiyası zamanı s-nin azalması baş verir (bu, s hərəkətverici qüvvə adsorbsiya), bir maye digərinin üzərinə yayıldıqda.
Səth sahəsini azaltmaq istəyi S dispers fazanın hissəciklərinin birləşməsinə, onların qabalaşmasına gətirib çıxarır (bu halda xüsusi səth azalır), yəni. dispers sistemlərin termodinamik qeyri-sabitliyinin səbəbi budur.
Mayenin səthi azaltmaq istəyi onun top şəklini almağa meylli olmasına gətirib çıxarır. Riyazi hesablamalar sferanın sabit həcmdə ən kiçik sahəsi olduğunu göstərin, ona görə də mayenin hissəcikləri sferik forma alır, əgər bu damcılar cazibə qüvvəsi ilə yastılaşdırılmazsa. Səthdəki civə damcıları toplar şəklini alır. Planetlərin sferik forması da səth qüvvələrinin təsiri ilə əlaqələndirilir.
Səthi gərginlik
fiziki məna səthi gərginlik əmsalı (əmsalları) müxtəlif nöqteyi-nəzərdən şərh edilə bilər.
1. Sərbəst səth enerjisi (xüsusi səth enerjisi)
9.3 ifadəsindən. etməlidir
[J/m2], (9,4)
burada F s – sərbəst səth enerjisi, J;
Beləliklə, fiziki məna s - səth təbəqəsinin molekullarının 1 m 2 sahədə (və ya başqa vahid ərazidə) sərbəst səth enerjisi, yəni. xüsusi səth enerjisi.
s əmsalı nə qədər böyükdürsə, səth enerjisinin böyüklüyü də bir o qədər böyükdür (bax Cədvəl 9.1.).
2. Yeni səth yaratmaq üzərində işləyin
Enerji performans ölçüsü olduğundan, F s-ni W ilə əvəz etsəniz, əldə edirik:
[J / m 2 ], (9.5)
burada W yeni interfeys yaratmaq işidir, J;
S - interfeys sahəsi, m 2.
9.5 ifadəsindən belə çıxır s sabit maye həcmi ilə izotermik şəraitdə faza interfeysinin vahid sahəsini artırmaq üçün görülməli olan işdir.(yəni, müvafiq sayda maye molekullarını həcmdən səth təbəqəsinə köçürün).
Məsələn, bir maye püskürtüldükdə, sərbəst səth enerjisinə keçən iş görülür (çiləmə zamanı faza ayırma səthi dəfələrlə artır). Bərk cisimlərin parçalanmasında da eyni iş aparılır.
Səthi gərilmə molekulların həcmdən səth təbəqəsinə köçürülməsi zamanı molekullararası bağların qırılmasına sərf olunan işlə bağlı olduğundan, səthi gərilmənin mayenin daxilində molekullararası təsir qüvvələrinin ölçüsü olduğu aydındır. Maye nə qədər qütblüdürsə, molekullar arasında qarşılıqlı təsir bir o qədər güclüdür, səth molekulları bir o qədər güclü şəkildə içəri çəkilir, s-nin qiyməti bir o qədər yüksək olur.
Mayelərdən ən yüksək dəyər s suyun yaxınlığında (bax Cədvəl 9.1.). Bu, təsadüfi deyil, çünki su molekulları arasında kifayət qədər güclü hidrogen bağları yaranır. Qütb olmayan karbohidrogenlərdə molekullar arasında yalnız zəif dispersiya qarşılıqlı təsirləri mövcuddur, ona görə də onların səthi gərginliyi aşağıdır. s dəyəri maye civə üçün daha böyükdür. Bu, əhəmiyyətli atomlararası qarşılıqlı əlaqəni (və sərbəst səth enerjisinin böyük dəyərini) göstərir.
Bərk maddələr s-nin yüksək dəyəri ilə xarakterizə olunur.
səth qüvvəsi
Səthi gərginliyin güc təfsiri də var. Səthi gərginlik əmsalının J / m 2 ölçüsünə əsasən yaza bilərik
Beləliklə, səthi gərginlik, səthi bağlayan və interfeysi azaltmağa yönəlmiş konturun vahid uzunluğuna tətbiq olunan səth qüvvəsidir..
Bu qüvvənin mövcudluğu Düprenin təcrübəsi ilə aydın şəkildə göstərilir. Daşınan tullanan sərt tel çərçivəyə sabitlənmişdir (Şəkil 9.2). Çərçivədə bir sabun filmi uzanır (mövqe 1). Bu filmi 2-ci mövqeyə uzatmaq üçün F 1 qüvvəsi tətbiq edilməlidir ki, bu da səthi gərginlik qüvvəsi F 2 ilə əks olunur. Bu qüvvə səth boyunca (tangensial olaraq), səthi bağlayan kontura perpendikulyar olaraq yönəldilir. Şəkildəki film üçün. 9.2 Dövrənin bir hissəsinin rolunu daşınan tullanan oynayır.
düyü. 9.3. Səthi gərginlik qüvvələrinin hərəkəti
Beləliklə, səthi gərginlik qüvvələri aşağıdakı xüsusiyyətlərə malikdir:
1) faza xətti boyunca bərabər paylanmış;
Səthi gərginlik bütün interfeyslərdə baş verir. Bu fazaların birləşmə vəziyyətinə uyğun olaraq aşağıdakı təyinatlar təqdim olunur:
s L-G (maye-qaz sərhədində)
s L1-L2 (iki qarışmayan mayenin sərhədində)
s T-G (bərk cismin sərhədində - qaz)
s T-L (bərk cismin sərhədində - maye)
Hava ilə sərhəddə və bəzi mayelərarası sərhədlərdə bəzi maddələrin səthi gərginlik əmsallarının dəyərləri Cədvəldə verilmişdir. 9.3.
Birbaşa eksperimental olaraq maye-qaz və maye-maye interfeyslərində səthi gərginliyi təyin etmək mümkündür. Möhkəm bir cismin interfeysində səth gərginliyini təyin etmək üsulları dolayı ölçmələrə əsaslanır.
Səth gərginliyinin təyini üsulları üç qrupa bölünür: statik, yarı statik və dinamik.
Statik üsullar ölçmələrin başlamasından çox əvvəl əmələ gələn və buna görə də mayenin həcmi ilə tarazlıqda olan praktiki olaraq hərəkətsiz səthlərin səthi gərginliyini təyin edir. Bu üsullara kapilyar yüksəlmə üsulu və oturaq və ya asılı düşmə (baloncuk) üsulu daxildir.
Dinamik üsullar, maye üzərində bəzi növ mexaniki hərəkətlərin səthi gərginlikdən təsirlənən səthinin vaxtaşırı uzanması və sıxılması ilə müşayiət olunmasına əsaslanır. Bu üsullar s-nin qeyri-tarazlıq qiymətini təyin edir. Dinamik üsullara kapilyar dalğalar və salınan jet üsulları daxildir.
yarı statikölçmə prosesində yaranan və vaxtaşırı yenilənən faza sərhədinin səthi gərginliyini təyin etmək üsulları (maksimum qabarcıq təzyiqi üsulu və stalagmometrik üsul), həmçinin halqanın qoparılması və boşqabın geri çəkilməsi üsulları adlanır. Bu üsullar, ölçmələr elə şəraitdə aparılarsa, səthi gərilmənin tarazlıq qiymətini təyin etməyə imkan verir ki, interfeysin əmələ gəlməsi zamanı yaranacaq sistemdə tarazlığın yaranma vaxtından xeyli uzun olsun.
Cədvəl 9.3
Səth gərginliyi (xüsusi səth enerjisi)
hava ilə sərhəddə bəzi maddələr (298 K)
| Maddə | s, mJ/m2 | Maddə | s, mJ/m2 | |
| Maye | Bərk maddələr | |||
| Heksan | 18,4 | Buz (270 K) | ||
| oktan | 21,8 | Kvars | ||
| etanol | 22,0 | MgO | ||
| Benzin | 25,0 | Alüminium | ||
| Benzol | 28,2 | Dəmir | ||
| Sirkə turşusu | 27,8 | volfram | ||
| Qarışqa turşusu | 36,6 | almaz | ||
| Anilin | 43,2 | Polimerlər | ||
| Su | 71,95 | Politetrafloroetilen | 18,5 | |
| Merkuri | 473,5 | Polietilen | 31,0 | |
| maye - maye | Polistirol | 33,0 | ||
| benzol - su | 34,4 | PVC | 40,0 | |
| anilin - su | 4,8 | Pleksiglas | 38,0 | |
| Xloroform - su | 33,8 | Emaye K-2 | 31,7 |
kapilyar yüksəlmə üsulu
Kapilyarda mayenin qalxması (maye kapilyar quyunun divarlarını isladırsa) səthi gərginlikdən qaynaqlanır. Səthi gərilmə ilə mayenin kapilyarda qalxma hündürlüyü arasında (şək. 9.4) aşağıdakı əlaqə mövcuddur.
, (9.7)
burada s - səthi gərginlik; h - maye sütununun hündürlüyü; r 2 və r 1 maye və doymuş buxarın sıxlığıdır; g sərbəst düşmə sürətidir; q - islanmanın təmas bucağı; r kapilyar radiusdur.
Təcrübə üçün sizə lazımdır: 0,2-0,3 mm diametrli bir kapilyar; sınaq mayesinin töküldüyü bir qab; mayenin qalxma hündürlüyünü ölçmək üçün katetometr (dəqiqlik ± 1 µm) və menisküsü vurğulamaq üçün cihaz.
Ən böyük çətinliklər q islatma bucağının ölçülməsindən qaynaqlanır. Buna görə də, bu üsul q = 0 0 olan mayelərə tətbiq etmək üçün ən əlverişlidir.
 |
düyü. 9.4. Kapilyarda mayenin yüksəlməsi
Bu vəziyyət su və bir çox üzvi mayelər üçün müşahidə olunur. cos 0 0 = 1 olduğundan (9.7) ifadəsi sadələşdirilmişdir və s-i hesablamaq üçün istifadə edilə bilər. Kapilyar yüksəlmə üsulu səth gərginliyini təyin etmək üçün ən dəqiq üsullardan biridir.
Mayeni qazdan fərqləndirən ən xarakterik xassə ondan ibarətdir ki, maye qazla sərhəddə sərbəst səth əmələ gətirir və onun mövcudluğu səth adlanan xüsusi növ hadisələrin yaranmasına səbəb olur. Görünüşlərini molekulların sərbəst səthə yaxın yerləşdiyi xüsusi fiziki şəraitə borcludurlar.
Hər bir maye molekuluna onu əhatə edən, ondan təxminən 10 -9 m məsafədə yerləşən (molekulyar təsir radiusu) cəlbedici qüvvələr təsir göstərir. molekul başına M 1 mayenin içərisində yerləşir (şəkil 1), eyni molekullardan gələn qüvvələr hərəkət edir və bu qüvvələrin nəticəsi sıfıra yaxındır.
Molekullar üçün M 2 nəticə qüvvəsi sıfırdan fərqlidir və mayenin səthinə perpendikulyar olaraq içəriyə yönəldilir. Beləliklə, səth təbəqəsindəki bütün maye molekulları mayenin içinə çəkilir. Lakin mayenin içindəki boşluq digər molekullar tərəfindən işğal edilir, belə ki səth təbəqəsi maye üzərində təzyiq yaradır (molekulyar təzyiq).
Bir molekulu hərəkət etdirmək üçün M 3 birbaşa səth qatının altında, səthdə yerləşir, molekulyar təzyiq qüvvələrinə qarşı iş yerinə yetirmək lazımdır. Buna görə də mayenin səth təbəqəsinin molekulları mayenin içindəki molekullarla müqayisədə əlavə potensial enerjiyə malikdir. Bu enerji deyilir səth enerjisi.
Aydındır ki, sərbəst səth sahəsi nə qədər böyükdürsə, səth enerjisi də bir o qədər çox olur.
Sərbəst səth sahəsi Δ ilə dəyişsin S, səth enerjisi \(~\Delta W_p = \alpha \Delta S\) olaraq dəyişərkən, burada α - səthi gərilmə əmsalı.
Çünki bu dəyişiklik üçün iş görmək lazımdır
\(~A = \Delta W_p ,\) sonra \(~A = \alfa \cdot \Delta S .\)
Beləliklə, \(~\alpha = \frac(A)(\Delta S)\) .
Səth gərginliyi üçün SI vahidi kvadrat metrə düşən jouldur (J/m2).
Səthi gərginlik əmsalı- izotermik proses zamanı mayenin sərbəst səthinin sahəsi vahidə dəyişdikdə molekulyar qüvvələrin gördüyü işə ədədi olaraq bərabər olan dəyər.
Özünə qalan hər hansı bir sistem potensial enerjisinin ən kiçik olduğu bir mövqe tutmağa meylli olduğundan, maye sərbəst səthi azaltmaq meyli nümayiş etdirir.
Mayenin səth təbəqəsi uzanan bir rezin film kimi davranır, yəni. hər zaman səth sahəsini müəyyən bir həcm üçün mümkün olan minimum ölçülərə qədər azaltmağa çalışır.
Misal: çəkisizlik vəziyyətində olan maye damcısı sferik formaya malikdir.
Ədəbiyyat
Aksenoviç L. A. Fizika Ali məktəb: Nəzəriyyə. Tapşırıqlar. Testlər: Proc. ümumi təmin edən qurumlar üçün müavinət. mühitlər, təhsil / L. A. Aksenoviç, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsia i vykhavanne, 2004. - C. 178-179.
1Daşınan sökülə bilən birləşmələrdə sürtünmə əmsalının proqnozlaşdırılması və formalaşması məsələsinə baxılır. Tələb olunan sürtünmə əmsalının dəyərini idarə etmək üçün bir vasitə olaraq, cütləşən səthlərin səth qatına "pompalanan" enerji təklif olunur. Səth təbəqəsinin enerji ilə doyması, iş parçasının yaradılmasından tutmuş bitirmə əməliyyatına qədər istehsalın bütün mərhələlərində konkret hissənin hazırlanmasının texnoloji prosesinin həyata keçirilməsi zamanı baş verir. üçün nəzərdə tutulur ən kiçik dəyər cütləşən səthlərin sürtünmə əmsalının dəyəri onların səth qatının enerjiləri arasında minimum fərq tələb edir. Texnoloji təsir üsulları ilə sürtünməyə nəzarət təmasda olan səthlərin hamar hərəkəti və yerləşdirmə dəqiqliyi probleminin həllinə yaxınlaşmağa imkan verəcəkdir. Təklif olunan yanaşma müasir məhsul dizaynlarını təkmilləşdirəcək və əhəmiyyətli iqtisadi xərclərdən qaçınacaqdır.
səth qatının enerjisi
sürtünmə əmsalı
texnoloji təsir
1. Kragalski İ.V., Mixin N.M. Maşınların sürtünmə vahidləri: Təlimatlar. - M .: Mashinostroenie, 1984. - 280 s., xəstə.
2. Musoxranov M.V., Antonyuk F.I., Kalmıkov V.V. Səth enerjisi və təmas səthlərinin qurulması prosesi // Elm və təhsil: Elektron elmi-texniki nəşr. 2014. - № 11. URL: http://technomag.bmstu.ru/doc/737377.html (giriş tarixi: 12.01.2015).
3. Musoxranov M.V., Antonyuk F.İ., Kalmıkov V.V. Elektron iş funksiyası vasitəsilə səth enerjisinin dəyərinin müəyyən edilməsi // Müasir Məsələlər elm və təhsil: Elektron elmi jurnal. 2014. - No 6. URL: http://www.science-education.ru/120-16036 (giriş tarixi: 15.01.2015).
4. Musoxranov M.V. Maşınqayırma bələdçi elementlərinin səth qatının keyfiyyətinin texnoloji təminatı: diss. cand. texnologiya. Elmlər - M. 2006. - S. 65.
5. Suslov A.G. Maşın hissələrinin səth qatının keyfiyyəti. – M.: Mashinostroenie, 2000. – 320 s.
6. Suslov A.G., Dalski A.M. Mühəndislik texnologiyasının elmi əsasları. – M.: Mashinostroenie, 2002. – 684 s.
İstinad ədəbiyyatında cütləşən hissələrin yerləşdirilməsinin müxtəlif halları üçün normallaşdırılmış məlumatların olması, göründüyü kimi, onların işləmə problemini tamamilə həll edir. Eyni zamanda, aydın olur ki, bu halda, maşın hissələrinin səthlərini dizayn edərkən, həm sürtünmə, həm də sabit cüt cütləşən hissələri təşkil edən çox təqribən xarakterizə olunur. Texnoloji təsirin nəticələrinin təsiri, eləcə də bir çoxları təbii xassələri kinematik cütlər ümumiyyətlə nəzərə alınmır. Səth təbəqələrinin enerjisi ən yaxşı hal yalnız qeyd olunur, lakin praktikada istifadə edilmir. Nəticədə, dizayn səhvləri və nəticədə müəyyən iqtisadi xərclər halları ola bilər. Belə məsrəflərin müəyyən edilməsi bütövlükdə ayrı-ayrı cüt hissələri və maşınlara münasibətdə xüsusi hesablamalar tələb edir.
Səth qatının enerjisinin sürtünmə əmsalına təsiri
Əksər hallarda sürtünmə cütlərinin işləməsi üçün nisbətən kiçik sürtünmə əmsalı olan strukturlar yaratmağa çalışırlar. Bu, bir qayda olaraq, dizaynlarda müəyyən təkmilləşdirmələrə səbəb olur. Digər hallarda nisbətən yüksək sürtünmə əmsalı lazımdır ki, bu da birdən çox dəyəri olan sürtünmə əmsalı adlandırıla bilər və sonra istiqamətləndirici element hissənin kosmosdakı mövqeyini təyin etmək üçün xüsusi rol oynayır. Beləliklə, dizayn daha mükəmməl olur.
Sürtünmə əmsalının ən ümumi formada istifadəsi ilə bağlı vəziyyət şərti olaraq Şek. 1. İstinad ədəbiyyatından götürülmüş f1 əmsalı ən çox istifadə olunur. Eyni zamanda, faktiki sürtünmə əmsalı f1'-ə bərabər ola bilər, çünki mikrogeometriyanın təsiri və səth təbəqəsinin enerjisi şübhəsiz ki, özünü göstərəcəkdir. Başqa bir halda, eyni səbəblərə görə sürtünmə əmsalı f1″-ə bərabər ola bilər. Lakin konstruktor əmindir ki, onun vəziyyətində f1 faktoru işləyir.
Sürtünmə əmsallarının faktiki qiymətlərinin müəyyən edilməsi, eləcə də onların dəyərinin tələb olunanlara qədər texnoloji üsullarla təmin edilməsi prioritet vəzifədir. müasir texnologiya maşın və alət istehsalı.
düyü. 1. Sürtünmə əmsallarından istifadənin şərti təsviri. Tipik hal əmsalların Δ intervalında dalğalanmasıdır: Δ= f1″ - f1′
Maşınların kinematik cütləri üçün praktikada sürtünmə əmsallarının daim azaldılması aktualdır. Buna ehtiyac aşağıdakı hallarla müəyyən edilir:
Əmsalların azaldılması mütəmadi olaraq iqtisadi fayda gətirir, öz növbəsində məhsulların səmərəliliyinin dəyərlərinə faydalı təsir göstərir;
İqtisadi səmərənin ədədi tərifi çətinlik yaratmır. Bu, xüsusilə podşipnik sənayesinin yaradılması dövründə, sürüşmə sürtünməsinin yuvarlanan sürtünmə ilə əvəz edildiyi dövrdə aydın şəkildə qeyd edildi;
Əlaqələndirici hissələrin hamar hərəkəti problemi. Sürtünmə səthlərinin profilinin təbiəti artıq elementlərin nisbi hərəkətində sözdə aralıq salınımların mövcudluğunu əvvəlcədən müəyyənləşdirir. Hər hansı bir hərəkət həmişə qeyri-bərabər, spazmodikdir. Sürtünmə əmsallarının dəyərlərinin azaldılması daim hərəkətin vahidliyini artıracaqdır;
Yerləşdirmə dəqiqliyinə dair tələblər. Xüsusilə, bu, elektrovakuum mühəndisliyində bütün istiqamətə aiddir. Eyni zamanda, həm adi atmosferdə, həm də vakuumda sürtünmə əmsallarına həsr olunmuş tədqiqatlar böyük maraq doğurur. Yerləşdirmə dəqiqliyi təkcə maşınqayırmada deyil, istifadə olunan CNC maşınlarının keyfiyyətinin ən mühüm göstəricilərindən biridir.
Təmasda olan səthlərin iki mikroprotrusionunun təsirinə sinergetik yanaşma xüsusi diqqət tələb edir. Lakin burada da öz toqquşmasını bifurkasiya hesab etsək, sürtünmə əmsalından bifurkasiyadan sonrakı özünütəşkil edən məkanın formalaşması üçün bir növ alət kimi istifadə etmək olar. Belə bir proses təmasda olan hissələrin bütün səthinə yayıla bilər.
Ənənəvi olaraq, təmas iki cütləşən səthin qarşılıqlı interkalasiya pürüzlülüyünün (mikronavazivliyin) birləşməsi və deformasiyası nəticəsində hesab olunur. Bu fərziyyəyə görə, sürtünmə əmsalı nə qədər kiçik olarsa, pürüzlülük nə qədər kiçik olarsa, yəni sürtünmə səthləri bir o qədər diqqətlə işlənir.
Bu nöqteyi-nəzər dizaynerlərin və texnoloqların ağlına çox uyğun gəlir. Bununla birlikdə, hissələrin təmasda olması məsələsini nəzərə alaraq, Şəkil 1-dəki diaqrama diqqət yetirmək lazımdır. 2. Dg hissələrinin nisbi hərəkəti və Q qüvvəsinin olması ilə kobudluğun mikrokontakt nöqtələrində elastik-plastik vəziyyətlər yaranır. Mikrosəthlərin deformasiyası demək olar ki, həmişə baş verir, baxmayaraq ki, bucaqlar β (şəkil 2-nin sxeminə görə) kiçikdir və emal üsulundan asılı olaraq praktiki olaraq 35 ... 40 ° -dən çox deyil. Bir cüt cütləşən mikroprotrusionlar çox şərti şəkildə deformasiya olunmuş formada göstərilir.
düyü. 2. Təmasda olan hissələrin mikrokobudluqlarının qarşılıqlı təsir sxemi
Enerji sahəsinin təzahürü şərti olaraq oxlarla göstərilir ki, hər bir cütləşən hissə enerjinin müvafiq hissəsini digər hissəyə köçürür. Öz növbəsində, enerji potensialına da malik olan digər hissə birinci hissənin enerjisini ötürür. Qarşılıqlı enerji ötürülməsi sxematik şəkildə bərk və nöqtəli oxlarla göstərilir. Aydındır ki, həm mikroçıxıntıların deformasiyası, həm də enerjinin ötürülməsi həmişə təmas səthləri arasında kiçik bir boşluq olduqda belə baş verir. Təcrübə göstərir ki, çox hamar, "saf" cilalanmış səthlərlə sürtünmə qüvvələri nəinki azalmır, əksinə əhəmiyyətli dərəcədə artır. Bir nümunə, ölçü bloklarını birləşdirərkən yapışma effektidir.
Enerji vəziyyətinin və sürtünmə əmsalının gözlənilən asılılığını, dəyəri müxtəlif texnoloji əməliyyatlarla əldə edilən eyni pürüzlülük Ra = 0,08 μm olan iki sürtünmə səthinin tutulma anı öyrənildikdə bir nümunə ilə göstərilə bilər. Əncirdə. 3. Diaqramın birinci sütununda nəzərdə tutulmuş hərəkət boyunca dairənin periferiyası ilə təmasda olan iki səthin üyüdülməsi zamanı tıxanma anının baş verdiyi Q qüvvəsinin 1,8 MPa olduğunu göstərir. Diaqramın ikinci sütunu yer səthi ilə sıyrılmış səth arasında təmasda tutma anını göstərir. Üçüncüsü - iki kazınmış səth. Dördüncüsü - cilalanmış səth və lapping ilə işlənmiş səth. Beşinci - iki yer səthi. Altıncı - lapped və kazınmış. V hərəkət sürətinin istiqamətidir. Diaqramdan görünür ki, Q 3 dəfədən çox dəyişir. Onun dəyişməsi sürtünmə əmsalının müxtəlif qiymətləri ilə bağlıdır. Bütün səthlərin pürüzlülüyü eyni olduğundan, onların texnoloji təsirdən aldıqları enerji səviyyəsi fərqlidir.
düyü. 3. Emal üsulunun tıxanma anına təsiri
Beləliklə, yuxarıda göstərilənlərə əsaslanaraq, təmas yalnız mikroprotrusionların birləşməsi nəticəsində deyil, həm də iki səthin qarşılıqlı təsiri zamanı özünü göstərən enerji qarşılıqlı qüvvələri nəzərə alınmalıdır. Çox kiçik boşluqlar və hissələr arasındakı məsafələr üçün cütləşən hissələrin səthinin bir neçə molekulu yığılmış enerjini daha intensiv şəkildə mübadilə edir və bununla da qarşılıqlı təsirin xarakterini - sürtünmə əmsalını dəyişdirir. Bu fərziyyə, yəqin ki, maşınqayırma hissələrinin diqqətlə işlənmiş səth təbəqələrinin qarşılıqlı təsiri nəticəsində yaranan sürtünmənin təbiətini və səbəbini daha dolğun izah edə bilər.
Müxtəlif riyazi asılılıqların görünüşü müsbət məna daşıyır ki, bu da həm dizayn, həm də texnologiyaya zidd olaraq bərk cisim fizikasının parametrlərini birləşdirməyə imkan verir. Eyni zamanda, aydındır ki, təqdim olunan elmi məlumatların praktikada bilavasitə istifadəsi mümkün olmadığından çətindir. ədədi dəyərlər müəssisələrin sərəncamındadır. Başlanmış işi davam etdirmək, eləcə də ilk növbədə dəqiq mühəndislik üçün sürtünmə əmsallarının enerji komponentlərinin müəyyən edilməsi metodologiyasını yaratmaq lazımdır.
Mikroprotrusionlar və plastik deformasiyalar arasındakı boşluqdan asılı olan, cütləşən hissələrin təmas zonalarında intensiv enerji mübadiləsinə səbəb olan enerji ötürülməsi prosesi böyük elmi maraq doğurur. Ən çox bu, pürüzlülük parametrləri 0,1 olan səthlərdə baş verir.< Ra < 2,5 мкм, а радиусы кривизны микронеровностей 30-670 мкм, толщина деформированного слоя 17-58 мкм. И вероятно, обмен энергией идет по принципу перетекания ее из «объемов» с böyük miqdar- daha kiçiklərdə.
Nəticə
Buna görə də, ən aşağı sürtünmə əmsalını yaratmaq üçün, yuxarıda deyildiyi kimi, sürtünmə cütünün enerjilərinin dəyərlərindəki fərqin minimal olması lazımdır. Ən yaxşı seçim, hissələrin enerjiləri eyni olduqda və fərq sıfırdır.
Rəyçilər:Astahov M.V., texnika elmləri doktoru, professor, FSBEI HPE "Moskva Dövləti"nin Kaluqa filialının tətbiqi mexanika kafedrasının müdiri Texniki Universitet onlar. N.E. Bauman, Kaluqa;
Şatalov V.K., texnika elmləri doktoru, professor, "Materialların emalı texnologiyaları" kafedrasının müdiri, FSBEI HPE-nin Kaluqa filialı "I.I. adına Moskva Dövlət Texniki Universiteti. N.E. Bauman, Kaluqa.
Əsər redaksiyaya 12 fevral 2015-ci il tarixində daxil olmuşdur.
Biblioqrafik keçid
Musoxranov M.V., Kalmıkov V.V., Malışev E.N., Zenkin N.V. METALLARIN SƏHİ TƏBƏTİNİN ENERJİSİ SÜRTÜNÜM əmsalı QİYMƏTİNƏ TƏSİR ALƏTİ KİMİ // Əsas tədqiqat. - 2015. - No 2-2. – S. 251-254;URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=36797 (giriş tarixi: 07/14/2019). “Akademiya Təbiət Tarixi” nəşriyyatında çap olunan jurnalları diqqətinizə çatdırırıq.
(molekulyar fizika və termodinamika)
Əmsalın ölçülməsi
mayenin səthi gərginliyi.
Avadanlıq : dinamometr, daşınan su stəkanı, ilmə.
Qısa nəzəriyyə.
Maye hissəcikləri (atomlar, molekullar, ionlar), qaz molekulları kimi, tarazlıq vəziyyəti ətrafında davamlı xaotik rəqslər həyata keçirir və bu rəqslərin orta kinetik enerjisi bədənin temperaturunu təyin edir. Bu hərəkətlərin "azadlığı" hissəciklər arasındakı qarşılıqlı təsir qüvvələri ilə məhdudlaşır, lakin onlar vaxtaşırı hərəkət edə, bir yerdən digərinə tullana bilərlər. Buna görə də maye axıcılıq xüsusiyyətinə malikdir. Eyni atlamalar mayedə diffuziya prosesini izah edir. Qızdırıldıqda mayelər genişlənir, lakin onların həcmli genişlənmənin temperatur əmsalı sabit təzyiqdə olan qazlardan xeyli aşağıdır. Hissəciklər arasında kiçik məsafələr olduğuna görə mayelər çox sıxışdırılmır. Mayeni qazlardan fərqləndirən ən xarakterik xüsusiyyəti mayenin qaz və ya buxarla kəsişdiyi yerdə sərbəst səth əmələ gəlməsidir. Buna görə də, məsələn, bir qabdakı su kütləsi və sıxlığı ilə müəyyən edilmiş həcmin yalnız bir hissəsini, qazlar isə onlara verilən bütün həcmi tutur.
Maye səthinin xüsusiyyətlərini nəzərdən keçirin. Mayenin səth qatında yerləşən molekullar mayenin içindəki molekullarla müqayisədə fərqli şəraitdə olurlar. Hər tərəfdən digər molekullarla əhatə olunmuş mayenin hər bir molekulu məsafə ilə sürətlə azalan cəlbedici qüvvələrə məruz qalır (şək. 1); buna görə də müəyyən minimum məsafədən başlayaraq molekullar arasındakı cazibə qüvvələri diqqətdən kənarda qala bilər. Bu məsafə (10-9 m) molekulyar təsir radiusu adlanır r , və radius sferası r - molekulyar fəaliyyət sahəsi.
Mayenin səthindəki və onun dərinliyindəki molekullar müxtəlif şəraitdə olurlar. Bir mayenin kütləsində yerləşən bir molekulu - molekulu nəzərdən keçirək AMMA(şək. 1). Bu molekula yalnız radiusun molekulyar təsir sferasında olan qonşular təsir edəcək. r. Bu molekulların molekula təsir etdiyi qüvvələr AMMA, müxtəlif istiqamətlərə yönəldilir və orta hesabla kompensasiya olunur, buna görə də digər molekullardan mayenin içərisindəki bir molekula təsir edən nəticə qüvvəsi sıfıra bərabərdir.
Molekulda vəziyyət olduqca fərqlidir AT səthindən uzaq məsafədə yerləşir r. AT bu məsələ molekulyar təsir sferası mayenin içərisində yalnız qismən yerləşir. Mayenin səthinin üstündə buxar var, onun sıxlığı mayenin sıxlığından dəfələrlə azdır (kritik temperaturdan aşağı temperaturda), buna görə də buxar molekullarının maye molekulları ilə qarşılıqlı təsirinə laqeyd yanaşmaq olar. Buna görə də qüvvələrin nəticəsidir F, səth təbəqəsinin hər bir molekuluna tətbiq edilir, sıfıra bərabər deyil və mayenin içərisinə yönəldilir. Beləliklə, səth qatının bütün molekullarının meydana gələn qüvvələri mayeyə molekulyar təzyiq adlanan təzyiq göstərir.
Maye hissəciklərinin ümumi enerjisi onların xaotik (istilik) hərəkətinin enerjisi ilə molekullararası qarşılıqlı təsir qüvvələrinin potensial enerjisinin cəmidir. Bir molekulu mayenin dərinliyindən səth təbəqəsinə köçürmək üçün iş sərf edilməlidir. Bu iş molekulların kinetik enerjisi hesabına həyata keçirilir və onların potensial enerjisini artırmağa gedir. Buna görə də mayenin səth təbəqəsinin molekulları mayenin içindəki molekullardan daha böyük potensial enerjiyə malikdir. Mayenin səthi nə qədər böyük olarsa, artıq potensial enerjiyə malik olan molekullar bir o qədər çox olar. Mayenin səth təbəqəsindəki molekulların sahib olduğu bu əlavə enerjiyə deyilir səth enerjisi, təbəqənin sahəsi ilə mütənasibdir
,
(1)
σ haradadır səthi gərginlik əmsalı, təbəqənin xüsusi səth enerjisidir.
Səth enerjisi qazlarda olmayan, lakin maye və bərk cisimlərdə mövcud olan daxili enerji növlərindən biridir.
Mayenin səthində olan molekullar mayeyə "çəkilməyə" meylli olacaqlar. İstilik hərəkəti səbəbindən molekulların kiçik bir hissəsi yenidən səthə çıxır. Molekullar səthə doğru molekulların hərəkətindən daha sürətli bir sürətlə içəriyə çəkilir. Bununla belə, bütün molekullar içəri girə bilməz, buna görə də molekulların sayı səthdə qalır, bu zaman səth sahəsi verilmiş maye həcmi üçün minimaldır. Mayenin səthi dinamik tarazlığa çatana qədər kiçilir, yəni. səth təbəqəsindən çıxan və eyni zamanda ona qayıdan molekulların sayı eyni olana qədər. Tarazlıq vəziyyəti minimum potensial enerji ilə xarakterizə olunduğundan, maye, xarici qüvvələr olmadıqda, elə bir forma alacaq ki, müəyyən bir həcm üçün minimum səthə malikdir, yəni. top forması.
R 
maye səthinin qapalı konturla məhdudlaşan hissəsini nəzərdən keçirək a B C D(Şəkil 2).
Bu hissənin azaltmaq istəyi, bütün kontur üzərində paylanmış qüvvələrlə bitişik hissələrə təsir göstərməsinə səbəb olur. Bu qüvvələr çağırdı səthi gərginlik qüvvələri: mayenin səthi boyunca bu səthi bağlayan xəttə perpendikulyar təsir göstərən və onu minimuma endirməyə meylli qüvvə.
Əgər dövrəyə xarici qüvvə təsir edirsə F 1 , bölməni hərəkət etdirərək kontur sahəsini artırmağa çalışır ab məsafədə dx yeni vəzifəyə a" b" , sonra aşağıdakı işlər görüləcək:
,
(2)
burada nəzərə alınır ki 
Nyutonun III qanununa görə, burada F- mayenin vəziyyətini tarazlıqda saxlamağa meylli olan mayenin səthi gərilmə qüvvəsi.
Enerjinin saxlanması qanununa görə 
- iş maye səthinin enerjisinin dəyişməsinə bərabərdir, yəni. səth enerjisinin dəyişməsi. Beləliklə,
.
(3)
Bunu nəzərə alaraq (2) və (3) tənliklərinin düzgün hissələrini bərabərləşdirək 
, harada ℓ
- kontur uzunluğu:
, deməli,
.
(4)
Formula (4) səthi gərilmə qüvvəsinin hesablanması üçün düsturdur.
σ qiyməti - səthi gərilmə əmsalı adlanır. Onun fiziki mənası (3) və (4) düsturlarından istifadə etməklə müəyyən edilə bilər:
Səthi gərginlik əmsalının ölçü vahidləri:
.
Səthi gərginlik əmsalı mayenin növündən, temperaturundan, maddənin təmizlik dərəcəsindən asılıdır. Məsələn, səthi aktiv maddələr səthi gərginlik əmsalını azaldır.
Bərk və mayelərin qonşu fazalarla əlaqəsi var. Fazanın həcmində və səth qatında maddə molekullarının vəziyyəti eyni deyil. Əsas fərq, bərk və ya maye molekulların səth təbəqəsinin toplu fazanın molekulları ilə müqayisədə daha çox Gibbs enerjisinə sahib olmasıdır. Səthi Gibbs enerjisinin olması səth təbəqəsinin molekullarının bitişik faza ilə zəif qarşılıqlı əlaqəsi səbəbindən onların molekullararası cəlbedici qüvvələrinin natamam kompensasiyası ilə əlaqədardır.
İki fazalı maye-hava sisteminin nümunəsindən istifadə edərək, molekulyar qüvvələrin dərinlikdə və mayenin səthində molekula təsirini nəzərdən keçirək (şək. 1).
müxtəlif qiymətli qüvvələr, çünki mayenin vahid həcminin ümumi cəlbedici qüvvələri havanın vahid həcmindən xeyli böyükdür.
B molekulunun qüvvələrinin nəticəsində yaranan P mayenin səthinə perpendikulyar olaraq aşağıya doğru yönəldilir. Belə kompensasiya olunmayan qüvvələrin təsiri altında mayenin səth təbəqəsinin bütün molekulları olur.
Buna görə də, interfeysdəki molekulların potensial enerjisi faza daxilindəki molekullardan daha yüksəkdir. Səth təbəqəsinin bütün molekullarının enerji vəziyyətindəki bu fərqlər sərbəst səth enerjisi ilə xarakterizə olunur G s .
sərbəst səth enerjisi təmasda olan fazaların hər birinin hissəcikləri ilə faza interfeysindəki hissəciklərin molekullararası qarşılıqlı təsirinin enerjisini xarakterizə edən termodinamik funksiya adlanır. Sərbəst səth enerjisi interfeysdəki hissəciklərin sayından asılıdır və buna görə də interfeys sahəsi və interfasial qarşılıqlı təsirin xüsusi enerjisi ilə düz mütənasibdir:
burada σ - səthi gərginlik və ya xüsusi sərbəst səth enerjisi, faza ayırma səthinin vahid sahəsinə interfasial qarşılıqlı təsir enerjisini xarakterizə edir; S interfeys sahəsidir.
Tənlik (1) nəzərdə tutur:
Səth gərginliyi σ hər hansı bir mayenin mühüm xarakteristikasıdır. Səth gərginliyinin fiziki mənası enerji və güc ifadəsinə malik ola bilər.
Enerji ifadəsinə görə, səth gərginliyi vahid səthə düşən səth Gibbs enerjisidir. Bu halda σ vahid səthin əmələ gəlməsinə sərf olunan işə bərabərdir. σ-nin enerji vahidi .
Səth gərginliyinin qüvvə tərifi aşağıdakı kimi tərtib edilmişdir: σ səthə ona tangensial təsir göstərən və cismin sərbəst səthini verilmiş həcm üçün mümkün olan ən kiçik hədlərə endirməyə meylli qüvvədir. Bu halda σ vahidi .
Heterojen sistemlərdə vahid kütlə üçün interfeys çox kiçikdir. Buna görə də Gibbs səth enerjisi G s nəzərə alına bilər.
Termodinamikanın ikinci qanununa görə, sistemin Gibbs enerjisi kortəbii olaraq minimuma meyl edir. Ayrı-ayrı mayelərdə səthin Gibbs enerjisinin azalması əsasən səthin kiçilməsi (kiçik damcıların suspenziyada olan maye damcılarının daha böyük, sferik formada birləşməsi) hesabına həyata keçirilir. Məhlullarda səth qatında komponentlərin konsentrasiyasının dəyişməsi səbəbindən səth Gibbs enerjisinin azalması da baş verə bilər.
Səth enerjisi və səthi gərginlik temperaturdan, bitişik mühitin təbiətindən, həll olunmuş maddələrin təbiətindən və konsentrasiyasından asılıdır.
Adsorbsiya, onun əsas anlayışları və növləri
Adsorbsiya interfeysdə maddələrin konsentrasiyası (qalınlaşması) adlanır. Başqa bir maddəni adsorbsiya edən maddə adsorbent adlanır (şək. 2). Adsorbsiya olunan maddənin adı onun adsorbentlə bağlı mövqeyindən asılıdır. Əgər maddə həcmdədirsə və adsorbsiya oluna bilirsə (kimyəvi potensialı μ V, konsentrasiyası c-dir), o zaman ona deyilir. adsorbent. Adsorbsiya edilmiş vəziyyətdə olan eyni maddə (kimyəvi potensialı artıq μ B-yə, konsentrasiyası isə c B-yə bərabər olur) adlanacaq. adsorbat etmək. Başqa sözlə, adsorbsiya olunan maddənin mövqeyini təyin etmək üçün terminlər adsorbent(adsorbsiyadan əvvəl) və adsorbat etmək(adsorbsiyadan sonra).
maye və ya qaz (bax şək. 2). Səthdəki molekulların bir hissəsi yenidən kütləyə qayıda bilər. Adsorbsiyaya əks proses deyilir desorbsiya.
Adsorbent və adsorbentin aqreqasiya vəziyyətindən asılı olaraq bərk cismin və qazın (S-G), mayenin və qazın (L-G) və bərk cismin və mayenin (T-L) sərhədində adsorbsiya fərqlənir.
Nümunə olaraq bəzi adsorbsiya proseslərini nəzərdən keçirək.
Aktivləşdirilmiş karbon əhəmiyyətli gözenekliliyə və artan adsorbsiya qabiliyyətinə malikdir, uçucu maddələri yaxşı adsorbsiya edir. Südü təşkil edən yağlar və zülallar su-hava interfeysində adsorbsiya olunur və suyun səthi gərginliyini 73-dən 45-60 mJ/m 2-ə qədər azaldır. Bitki yağlarının boyalardan təmizlənməsi, sözdə ağartma prosesi adsorbent rolunu oynayan bentonit gillərindən istifadə etməklə həyata keçirilir. Adsorbsiya əsasında maye təmizlənir və aydınlaşdırılır.
Qazların kömür üzərində adsorbsiyası baş verir T-G sərhədi, yağlar və zülallar - açıq Y-G sərhədi, və bentonit üzərində boyayıcı maddələr - iki qatılaşdırılmış sərhəd boyunca tel T-F. Bundan əlavə, birinci halda qaz və ya buxar molekulları bərk səthdə adsorbsiya olunur, ikinci və üçüncü hallarda isə mayedə həll olunan maddə adsorbat rolunu oynayır. Bütün bu proseslərin gedişində maddələr interfeysdə cəmləşir.
Səth təbəqəsində adsorbatın bu təbəqədəki səth miqdarı ilə müqayisədə artıqlığı xarakterikdir artıq, və ya sözdə Gibbs adsorbsiyası(G). Adsorbsiya nəticəsində adsorbat konsentrasiyasının nə qədər artdığını göstərir:
burada N - səthdəki konsentrasiyası kütləvi fazadakı konsentrasiyaya uyğun olduqda, adsorbsiya təbəqəsindəki adsorbatın miqdarıdır.
Adsorbentin səthində adsorbatın konsentrasiyası onun həcmdəki konsentrasiyasını əhəmiyyətli dərəcədə aşdıqda, yəni. c B >> c, onda N-nin qiymətini laqeyd etmək olar və bunu fərz edə bilərik
Maye-qaz interfeysində adsorbsiya və bərk hamar səthlərdə adsorbsiya halında, G və A kəmiyyətləri faza interfeysinin vahid sahəsinə nisbətən müəyyən edilir, yəni. G və A-nın ölçüsü mol / m 2 olacaqdır.
Əhəmiyyətli bir faza sərhədinə malik olan bərk və xüsusilə məsaməli tozlu adsorbent üçün adsorbsiya adsorbentin vahid kütləsinə nisbətdə ifadə edilir, yəni. bu halda Г və А kəmiyyətləri mol/kq ölçüsünə malikdir.
Beləliklə, i-ci komponent üçün adsorbsiya dəyəri
burada n i - i-ci komponentin adsorbatının həcmdəki məzmunu ilə müqayisədə səthdəki mollarının artıqlığı; B - faza ayrılmasının səth sahəsi, m 2; m məsaməli toz adsorbentin kütləsi, kq.
Bir komponentin adsorbsiyası vəziyyətində tənliklər sadələşdirilir:
(6)
Maye-qaz, maye-maye interfeysində adsorbsiya.
Gibbs adsorbsiya tənliyi
Suda həll edildikdə, səthi təbəqədə səthi aktiv maddələr toplanır; səthi təsirsiz maddələr (SIS), əksinə, məhlulun həcmində cəmləşir. Hər iki halda maddənin səth təbəqəsi ilə daxili həcm arasında paylanması minimum Gibbs enerjisi prinsipinə tabedir: səthdə verilmiş şəraitdə mümkün olan ən aşağı səth gərginliyini təmin edən maddədir. Birinci halda bunlar səthi aktiv maddə molekulları, ikincidə həlledici (su) molekullarıdır. adsorbsiya baş verir.
Səth qatında və məhlulun həcmində konsentrasiyaların fərqi osmotik təzyiq qüvvələrinin yaranmasına və bütün həcmdə konsentrasiyaları bərabərləşdirməyə meylli olan diffuziya prosesinə səbəb olur.
Məhlulun səthi təbəqəsinin tükənməsi və ya zənginləşməsi ilə əlaqədar səth enerjisinin azalması osmotik təzyiqin əks qüvvələri ilə tarazlaşdıqda (və ya səth təbəqəsində həll olunan və həlledicinin kimyəvi potensialları onların kimyəvi potensiallarına bərabər olduqda). məhlulun həcmində). Sistemdə səth təbəqəsi ilə məhlulun həcmi arasında müəyyən bir konsentrasiya fərqi ilə xarakterizə olunan mobil tarazlıq gələcək.
Səth təbəqəsində məhlulun vahid sahəyə görə artıqlığı və ya çatışmazlığı. G vasitəsilə işarələnir, Gibbs adsorbsiya adlanır və mol / m 2, kq / m 2 və s. ilə ifadə edilir.
Səth qatında adsorbentin konsentrasiyası məhlulun həcmindən çox olduqda, G>0 - adsorbsiya müsbət olur. Bu, səthi aktiv maddələr üçün xarakterikdir. Səth qatında maddə çatışmazlığı ilə G<0 – адсорбция отрицательна, что имеет место для растворов ПИВ.
Beləliklə, müsbət adsorbsiya səth qatında həll olunmuş maddələrin toplanması ilə müşayiət olunan adsorbsiya adlanır. Həll olunmuş maddənin səth təbəqəsindən mühitə yerdəyişməsi ilə müşayiət olunan adsorbsiya mənfi adlanır.
Yalnız müsbət adsorbsiya praktik əhəmiyyət kəsb edir, ona görə də “adsorbsiya” termini məhz bu vəziyyəti nəzərdə tutur.
 |
Maye interfeysləri üçün adsorbsiya izotermi, yəni. maye-qaz və maye-maye sistemləri üçün, bir qayda olaraq, Şəkil 3-də göstərilən formaya malikdir.
Şəkil 3 Adsorbsiya izotermi
Adsorbsiya təbəqəsinin doymasına nail olunduğu və adsorbsiya konsentrasiyadan artıq asılı olmadığı G və ya A adsorbsiyasının ən böyük və sabit dəyəri məhdudlaşdırıcı adsorbsiya G PR (A PR) adlanır.
Müsbət adsorbsiya həddi səth qatının məhlulun molekulları ilə tam doymasıdır. Bir təbəqənin doyma prosesi istilik hərəkəti ilə gecikir, bu da adsorbsiya edilmiş maddənin bəzi molekullarını səth təbəqəsindən məhlula daxil edir. Temperatur azaldıqca istilik hərəkəti zəifləyir və məhlulun eyni c konsentrasiyasında səth artıqlığı artır.
Mənfi adsorbsiya meylinin həddi məhlulun həlledici molekulları tərəfindən səth təbəqəsindən tam yerdəyişməsidir.
Hərəkətli interfeyslərdə bir adsorbsiya təbəqəsində həll olunmuş maddənin artıqlığını birbaşa təyin etmək üçün sadə və əlçatan üsullar yoxdur. Bununla belə, maye-qaz və maye-maye interfeyslərində səth gərginliyi dəqiq ölçülə bilər, ona görə də Gibbs adsorbsiya izotermi tənliyi adsorbsiyanı təyin etmək üçün xüsusilə vacibdir:
(7)
burada c - adsorbsiya təbəqəsinin və adsorbsiya baş verən mühitdəki qaz və ya həll olunmuş maddənin tarazlıq konsentrasiyası;
dσ səthi gərilmənin sonsuz kiçik dəyişməsidir; R universal qaz sabitidir; T temperatur; dc məhlulun konsentrasiyasının sonsuz kiçik dəyişməsidir; Г - adsorbsiya olunmuş maddənin səthi artıqlığı.
Gibbs tənliyi məhlulun konsentrasiyasının dəyişməsi nəticəsində yaranan σ dəyərinin azalmasından səth artıqlığının qiymətini təyin etməyə imkan verir. Г - səth qatında və məhlulun həcmində adsorbentin konsentrasiyaları arasındakı fərqdir. r-nin hesablanmasının yekun nəticəsi c konsentrasiyasının necə ifadə olunmasından asılı deyil. Adsorbsiya əlaməti törəmənin işarəsi ilə müəyyən edilir.
Adsorbsiya müsbət olarsa, (7) tənliyinə uyğun olaraq<0, Г>0. Mənfi adsorbsiya >0 olduqda, Г<0. Зависимость знака адсорбции от знака называют правилом Гиббса.
Termodinamika nöqteyi-nəzərindən Gibbs adsorbsiya izotermi tənliyi universaldır və istənilən fazaların interfeyslərinə tətbiq oluna bilər. Bununla belə, adsorbsiya dəyərini təyin etmək üçün tənliyin praktiki istifadəsi sahəsi səth gərginliyinin eksperimental ölçülməsinin mövcud olduğu sistemlərlə məhdudlaşır, yəni. maye-qaz və maye-maye sistemləri. Bu tənlikdən hesablanan Γ dəyərləri seyreltilmiş məhlullar bölgəsində digər üsullarla tapılan dəyərlərlə ən çox üst-üstə düşür.
