Класифікація поверхневих явищ

Поверхневі явища зручно класифікувати використавши об’єднане рівняння І і ІІ законів термодинаміки для рівноважних систем з врахуванням поверхневої енергії:

dG = -SdT + Vdр + Sm_idn_i + jdq + sdS (2.1)

m_i -хім. потенціал і-го компоненту;

n_i - кількість молів і-го компоненту;

j - електричний потенціал;

q - кількість електрики;

s - поверхневий натяг;

S – площа поверхні.

Поверхнева енергія (sdS) може змінюватися за рахунок зміни:

1) енергії Гіббса (dG);

2)теплоти (SdT);

3)виконання роботи (Vdp);

4)хімічної енергії (Sm_idn_i);

5)електричної енергії (jdq).

Згідно другого закону термодинаміки самочинно відбуваються процеси, які йдуть зі зменшенням енергії Гіббса dG<0.

Якщо вважати, що всі параметри рівняння (2.1) крім s і S не змінюються, або їх зміна в порівнянні зі зміною s і S незначна, тоді зміна енергії Гіббса дорівнює:

dG = d(s·S) (2.2)

dG = sdS + Sds (2.3)

а) якщо площа міжфазної поверхні залишається незмінною, то:

S=const, dS=0, dG = Sds

в цьому випадку будуть відбуватися процеси, в результаті яких зменшується поверхневий натяг (ds<0): адгезія, адсорбція, електричні та теплові явища на поверхні;

б) якщо поверхневий натяг залишається незмінним, то:

s=const, ds=0, dG = sdS

будуть відбуватися процеси, в результаті яких зменшується площа міжфазної поверхні (DS<0): утворення рівної або сферичної поверхні, укрупнення частинок, коагуляція, коалесценція, ізотермічна перегонка.