Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии - Фролов Ю. Г.
Скачать (прямая ссылка):
Решение. Выражение для работы адгезии через краевой угол дается уравнением Дюпре —Юнга (1.11):
\УЛ = <тж., (I + cos 9) = 475 (1 + cos 130°) = 475 ¦ (1 — 0,64) = 171 мДж/м2
Коэффициент растекания рассчитывают по соотношению f— Wa—W,.., где i,FK = 2стН!> представляет работу когезии; f = 171 — 2-475 = —779 мДж/м-, т.е. растекания нет.
ЗАДАЧИ
I./
1. Определите энергию I иббеа поверхности 5 г тумана воды, если поверхностное натяжение капель жидкости составляет 71,96 мДж/м2, а дисперсность частиц 60 мкм-1. Плотность воды примите равной 0,997 г/см3.
2. Аэрозоль ртути сконденсировался в виде большой капли объемом 3,5 см3. Определите, на сколько уменьшилась поверхностная энергия ртути, если дисперсность аэрозоля составляла 10 мкм-1. Поверхностное натяжение ртути примите равным 0,475 Дж/м2.
3. Определите поверхностное натяжение бензола при 293, 313 и 343 К. Примите, что полная поверхностная энергия не зависит от температуры и для бензола равна 61,9 мДж/м2. Температурный коэффициент йа/йТ = — 0,13 мДж/(м2-К).
4. Рассчитайте полную поверхностную энергию 5 г эмульсии бензола в воде с концентрацией 55 % (масс), и дисперсностью 3 мкм-1
3 Зак. 673
33
при температуре 313 К. Плотность бензола 0,858 г/см3, межфазное поверхностное натяжение 26,13 мДж/м2, температурный коэффициент поверхностного натяжения бензола йа/йТ = — 0,13 мДж/(м2-К).
•^5/Рассчитайте избыточное давление внутри капель бензола, равновесных с паром, если удельная поверхность системы составляет 6-108 м-1, а поверхностное натяжение бензола 28,87 мДж/м2 при 293 К.
6. Рассчитайте избыточное давление в капле воды (за счет кривизны) с удельной поверхностью 3-Ю6 м-1 при температуре 313 К, если поверхностное натяжение воды при 298 К составляет 71,96 мДж/м2, а температурный коэффициент поверхностного натяжения воды йа/йТ = — 0,16 мДж/(м2-К).
7. Рассчитайте капиллярное давление в капле ртути с дисперсностью 1 мкм-1, если поверхностное натяжение ртути составляет 0,475 Дж/м2.
8. Чтобы стряхнуть ртуть в медицинском термометре, нужно создать ускорение, равное \0g. Рассчитайте диаметр перетяжки в капилляре термометра, если поверхностное натяжение ртути 0,475 Дж/м2, длина столбика ртути выше перетяжки 5 см, плотность ртути 13,54 г/см3.
9. Найдите поверхностное натяжение жидкости, если в капилляре с диаметром 2 мм она поднимается на высоту 15 мм. Плотность жидкости 0,998 г/см3, краевой угол мениска равен 0°. Сделайте предположение о природе жидкости.
... 10. Для определения поверхностного натяжения воды взвешивают капли, отрывающиеся от капилляра и измеряют диаметр шейки капли в момент ее отрыва. Оказалось, что масса 318 капель воды равна 5 г, а диаметр шейки капли — 0,7 мм. Рассчитайте поверхностное натяжение воды.
11. Покажите, чему равна разность к\ — Л2 воды в двух сообщающихся капиллярах с диаметрами ??1 и й2. Плотность и поверхностное натяжение жидкости равны соответственно р, а, краевые углы менисков равны нулю.
12. Насколько изменится разность уровней воды в двух сообщающихся капиллярах диаметрами 0,1 и 0,3 мм при нагревании от 293 до 343 К, если поверхностное натяжение при этих температурах равно соответственно 72,75 и 64,0 мДж/м2. Плотность воды при 293 и 343 К составляет соответственно 0,998 г/см3 и 0,978 г/см3.
13. Поверхностное натяжение жидкости, смачивающей стекло' измеряют, определяя высоту между уровнями двух менисков в и-образ-ной капиллярной трубке; диаметры капилляров колен трубки равны 1 и 10 мм. Рассчитайте поверхностное натяжение жидкости с плотностью 0,998 г/см3, зная, что разность двух уровней менисков в капиллярах составляет 9 мм.
14. На какую высоту поднимается вода между двумя вертикальными стеклянными пластинами, частично погруженными в эту жидкость, если расстояние между ними 0,5 мм? Плотность и поверхностное натяжение воды соответственно равны 0,997 г/см3 и 71,96 мДж/м2, Краевой угол 6 примите равным 0°.
По) Вычислите поверхностное натяжение воды, определяемое методом капиллярного поднятия, если при 298 К вода поднялась в капилляре на высоту 35,3 мм. Диаметр капилляра определен путем измерения длины столбика и массы ртути, заполнившей капилляр под дав-
34
лением: длина столбика ртути составила 8,04 см, масса его 0,565 г. Плотарсть ртути 13,54 г/см3, плотность воды 0,997 г/см3.
Ш/Между двумя параллельными пластинами находится слой воды толщиной 0,5 мкм. Рассчитайте давление, сжимающее пластины, если угол смачивания 8 = 0°, поверхностное натяжение воды равно 71,96 мДж/м2. Определите силу, которую необходимо приложить для отрыва пластин друг от друга, если размер каждой 10 X 10 см.
17. Капля воды массой 0,1 г введена между двумя параллельными стеклянными пластинами, причем краевой угол 8 = 0°. Какова сила притяжения между пластинами, если они находятся друг от друга на расстоянии 1 мкм. Поверхностное натяжение воды составляет ?71,96^ мДж/м2, плотность воды 0,997 г/см3.
(18. С какой силой притягиваются две вертикальные и параллельные стеклянные пластинки, частично погруженные в воду, если расстояние между ними равно 1 мм? Ширина пластинок 15 см, поверхностное натяжение воды 71,96 мДж/м2, угол смачивания 0°. Высота пластинок такова, что поднявшаяся вода не доходит до их верхних краев. Плотность воды примите равной 0,997 г/см3.
