Указания к выполнению заданий № 12.

См. [1, стр. 33-54]; [2, стр. 245-269]; [3, стр. 111-129]; [4, стр. 158-163]; [6, стр. 254-262].

При падении луча на дисперсную систему могут наблюдаться следующие явления:

1) прохождение света через систему;

2) преломление света частицами дисперсной фазы;

3) отражение света частицами дисперсной фазы;

4) рассеяние света (это явление проявляется в виде опалесценции);

5) абсорбция (поглощение) света дисперсной фазой с превращением световой энергии в тепловую.

Прохождение света характерно для прозрачных систем молекулярной или ионной степени дисперсности (газы, большинство индивидуальных жидкостей и истинных растворов, аморфные и кристаллические тела). Преломление и отражение света всегда наблюдаются у микрогетерогенных систем и находят свое выражение в мутности относительно грубых суспензий и эмульсий и дымов, наблюдаемой как в проходящем (прямом), так и отраженном (боковом) свете. Для коллоидных систем наиболее характерны рассеяние (дифракция) и абсорбция света.

Рассеянный свет имеет ту особенность, что он распространяется во всех направлениях. Интенсивность рассеянного света в разных направлениях различна. Если частицы весьма малы по сравнению с длиной волны, больше всего света рассеивается под углом в 0 и 180° к лучу, падающему на частицу. Если частицы сравнительно велики (но все же меньше длины световой волны), максимальное количество света рассеивается в направлении падающего луча (вперед). Кроме того, рассеянный свет обычно поляризован. При этом для малых частиц свет, рассеянный под углом в 0 и 180°, не поляризован вовсе, а свет, рассеянный под углом 90°, поляризован полностью, для крупных частиц максимальная поляризация наблюдается при угле, отличном от 90°.

Для сферических частиц, не проводящих электрического тока, малых по сравнению с длиной волны падающего света и отстоящих друг от друга на достаточно большом расстоянии (разбавленная система), Рэлей вывел следующее уравнение, связывающее интенсивность падающего света I₀ с интенсивностью света, рассеянного единицей объема системы I_p:

(1)

где n₁ и n₀ - показатели преломления дисперсной фазы и дисперсионной среды;

n - численная концентрация;

v - объем одной частицы;

l - длина световой волны.

Уравнение Рэлея применимо для частиц, размер которых составляет не более 0,1 длины световой волны, т. е. для частиц не больше 40-70 нм. Для частиц большего размера I_p изменяется обратно пропорционально не четвертый, а меньшей степени l. Это, конечно, способствует увеличению светорассеяния. Геллер детально исследовал зависимость показателя степени при l от размера частиц в основном на примере монодисперсных латексов полистирола, размер частиц которых определялся методом электронной микроскопии.

Если размер (диаметр)частиц составляет от 1/10 до 1/3 длины световой волны и показатели преломления частиц и среды не сильно различаются Геллер предложил использовать уравнение:

D = kl ^-n и t = k¢l^-n (2)

где k и k¢ - константы, не зависящие от длины волны.

При выполнении задания № 12 удобно пользоваться логарифмической формой уравнения (2):

lg D = lg k - algl (3)

 

Контрольные ВОПРОСЫ

 

Шифр	Номер задания (вопросы)
Номер варианта в задании
Шифр	Номер задания (вопросы)
Номер варианта в задании
Шифр	Номер задания (вопросы)
Номер варианта в задании

 

Задание 1. Тема: Поверхностное натяжение и поверхностная энергия

 

1. Укажите причины появления избытка поверхностной энергии. Что такое удельная свободная поверхностная энергия и как она связана с поверхностным натяжением?

2. Охарактеризуйте метод определения основных термодинамических функций плоского поверхностного слоя, предложен­ный Гиббсом.

3. Запишите объединенное уравнение первого и второго законов термодинамики для плоского поверхностного слоя и проанализируйте его.

4. Что такое поверхностное натяжение и как его можно выразить через работу, силу и термодинамические функции сос­тояния?

5. Каким уравнением можно выразить изменение энергии Гиббса для поверхности раздела фаз?

6. Сформулируйте принцип снижения поверхностной энергии в результате уменьшения поверхности раздела фаз и поверх­ностного натяжения?

7. Объясните причину интенсификации химических, физи­ческих и других процессов в связи с раздробленностью и кри­визной частиц дисперсной фазы.

8. Что такое адгезия жидкости и смачивание, гидрофобные (лиофобные) и гидрофильные (лиофильные) поверхности? Как «заставить» масло смочить гидрофильное стекло?

9. Охарактеризуйте гидрофильные и гидрофобные поверх­ности. Приведите примеры. Как можно «гидрофилизировать» гид­рофобную поверхность?

10. Почему явление смачивания сопровождается выделением тепла? Что такое теплота смачивания?

11. Запишите и поясните критерии смачивания и растека­ния жидкости по поверхности конденсированной фазы. Когда рас­текание становится неограниченным?

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: