Электронная библиотека
Библиотека .орг.уа

Разделы:
Бизнес литература
Гадание
Детективы. Боевики. Триллеры
Детская литература
Наука. Техника. Медицина
Песни
Приключения
Религия. Оккультизм. Эзотерика
Фантастика. Фэнтези
Философия
Художественная литература
Энциклопедии
Юмор





Поиск по сайту
Наука. Техника. Медицина
   Наука
      Денисов С.. Указатель физических явлений и эффектов -
Страницы: - 1  - 2  - 3  - 4  - 5  - 6  - 7  - 8  - 9  - 10  - 11  - 12  - 13  - 14  - 15  - 16  -
17  - 18  - 19  - 20  - 21  - 22  - 23  - 24  - 25  -
энергии молекул внутри жидкости именно всилу того, что те и другие имеют различных соседей - у внутренних моле- кул все соседи одинаковы, у поверхностных - такие же молекулы расположены только с одной стороны. Поверхностные молекулы при заданной температуре имеют определенную энергию;перевод этих молекул внутрь жидкости приведет к тому,что их энергия изменится (без изменения общей энергии жидкости). 3.3.1. Разность этих энергий носит название п о в е р х н о с т н о й э н е р г и и. Поверхностная энергия пропорциональна числу поверх- ностных молекул (т.е.площади поверхности раздела) и зависит от параметров соприкасающихся сред; эта зависимость обычно характеризуется коэффициентом поверхностного натяжения. Наличие поверхностной энергии вызывает появление сил поверхностного нажатия,стремящихся сократить поверхность раз- дела. Такое стремление есть следствие общего физического за- кона,согласно которому любая система стремится свести свою потенциальную энергию к минимуму.Жидкость,находящаяся в неви- сомости,будет принимать форму шара,поскольку поверхность шара минимальна среди всех поверхностей, ограничивающих заданый объем. Конечно,поверхностные силы существуют и в твердых те- лах, но относительная малость этих сил не позволяет им изме- нить форму тела,хотя при определенных условиях поверхностные силы могут привести к сглаживанию ребер кристаллов. 3.3.2. При контакте жидкости с твердой поверхностью го- ворят о с м а ч и в а н и и. В зависимости от числа фаз участвующих в смачивании,различают имерсионное смачива- ние(смачивание при полном погружении твердого тела в жид- кость),в котором участвуют только две фазы,и контактное сма- чивание ,в котором наряду с жидкостью с твердым телом контактирует третья фаза - газ или другая жидкость. Характер смачивания определяется прежде всего физико-химическими воз- действиями на поверхности раздела фаз,которые участвуют в смачивании. При контактном смачивании свободная поверхность жидкос- ти около твердой поверхности (или около другой жидкости) иск- ривлена и называется мениском Линия,по которой мениск пересе- кается с твердым телом (или жидкостью),называется периметром смачивания.Явление контактного смачивания характеризуется краевым углом между смоченой поверхностью твердого тела(жид- кости) и мениском в точках их пересечения (периметром смачи- вания) В зависимости от свойств соприкасающихся поверхностей происходит смачивание (вогнутый мениск) или несмачивание (вы- пуклый мениск) поверхности жидкостью. Автоматический дозатор из одной детали.Такой деталью служит перфорированная фторопластовая пленка. В этой пленке всегда задерживается одинаковый по высоте стол- бик жидкости. Фторопласт практически не смачивается - поэтому скорость истечения через отверстие зависит только от давления. Кроме отбора проб жидкости из пото- ка , такой дозатор может служить для измерения коэффи- циента поверхностного натяжения (ИР-6.5,С.33) 3.3.3. При растекании жидкости по ее собственному мо- нослою адсорбированному на высокоэнергетической поверхности наблюдается э ф ф е к т а в т о ф о б н о с т и. Эффект заключается в том,что при контакте жидкости, имеющей низкое поверхностное натяжение , с высокоэнергетичес- кими материалами, происходит вначале полное смачивание, а за- тем,через некоторый промежуток времени , условия полного сма- чивания перестают выполняться. В результате изменится направление движения периметра смачивания - жидкая пленка на- чинает собираться в каплю (или несколько капель) с конечным краевым углом.На ранее смоченных участках твердого тела оста- ется прочно фиксированный монослой молекул жидкости. Эффект используется для нанесения монослойных покрытий на твердые материалы. 3.3.4. К а п и л я р н о е д а в л е н и е - появляется из-за искривления поверхности жидкости в капиляре.Для выпук- лой поверхности давление положительно, для вогнутой - отрица- тельно. Эффект определяет движение жидкостей в порах,влияет на кипение и конденсацию. К а п и л я р н о е и с п а р е н и е - увеличение ис- парения жидкости вследствие понижения давления насыщенного пара над выпуклой поверхностью жидкости в капиляре; использу- ется для облегчения кипения путем изготовления шероховатых поверхностей. К а п и л я р н а я к о н д е н с а ц и я - увеличение конденсации жидкости вследствие понижения давления насыщенно- го пара над вогнутой поверхностью жидкости в капиляре. Пар может конденсироваться притемпературе выше точки кипения. Используется для осушки газов, в хроматографии. Течение жидкости в капилярах а также в полуоткрытых ка- налах,например, в микротрещинах и царапинах. А.С 279583. Распределитель жидкости,например, в колон- нах с насадкой состоящей из перфорированной плиты с ук- репленной на ней трубкой для подачи жидкости,отличаю- щийся тем,что с целью равномерного распределения жидкости при малых расходах,трубки выполнены ввиде ка- пиляров,нижние концы имеют косые срезы. А.С..225284 Солнечный концентратор для термоэлектроге- нератора отличающийся тем,что с целью сохранения высо- кого коэффициента отражения в течение всего времени ра- боты,егоотражающая поверхность выполнена ввиде сотовой пористой или капилярной структуры,заполненной расходуе- мым металлом или сплавом, поступающим благодаря капи- лярным силам с тыльной стороны концентратора. 3.3.5. Эффект капилярного подъема (опускания) -возника- ет из-за различия давлений над и под поверхностью жидкости в капилярном канале.Связь между характером смачивания и капи- лярным давлением оказывает большое влияние на возможность проникновения жидкостей в поры и на их вытеснениеиз пор,что в свою очередь играет важную роль в процессах пропитки,фильтра- ции,сушки и т.д. 3.3.6. Открытие .109: У л ь т р а з в у к о в о й к а п и л я р н ы й э ф ф е к т - увеличение скорости и высоты подъема жидкости в капилярах при непосредственном воздействии ультразвука в десятки раз. Этот эффект реализован в А.С.315224 "Способ ультразвуковой пропитки пористых матери- аловв" в А.он применен для резкого повышения эффективности тепловой трубы,для чего в зоне конденсации тепловой трубы прикрепили через акустический концентратор излучатель магни- тострикционного типа, соединенный с генератором ультразвуко- вой частоты. Ультразвук, воздействуя на пористый фитиль,спо- собствует быстрейшему возврату конденсата в зону испарения.При этом величина максимального удельного теплового потока вырастает на порядок . 3.3.7. Т е р м о к а п и л я р н ы й э ф ф е к т - за- висимость скорости растекания жидкости от неравномерности нагрева жидкого слоя.Эффект объясняется тем,что поверхностное натяжение жидкости уменьшается при повышении температуры. По- этому приразличии температур в разных участках жидкого слоя возникает движущая сила растекания,которая пропорциональна градиену поверхностного натяжения жидкости.В результате воз- никает поток жидкости в смачивающей пленке.Влияние неравно- мерного нагрева различно для чистых жидкостей и растворов (например,поверхностноактивных). У чистых жидкостей перетека- ние происходит от холодной зоны к горячей. При испарении ПАВ, уменьшающих поверхностное натяжение,жидкость начинает перете- кать от горячей зоны к холодной. В общем случае движение жид- кости определяется тем,что как изменяется поверхностное натя- жение в зоне нагрева от температуры и испарения какого либо компонента. 3.3.8. Э л е к т р о к а п и л я р н ы й э ф ф е к т - -зависимость поверхностного натяжения на границе раздла твер- дых и жидких электродов с растворами электролитов или распла- вами ионных соединений от элетрического потенциала. Эта зави- симость обусловлена образованием двойного электрического слоя на границе раздела фаз. Изменением потенциала можно осущест- вить инверсию смачивания - переход от несмачивания к смачива- нию и наоборот. 3.3.9. К а п и л я р н ы й п о л у п р о в о д н и к. Капиляры обладают способностью избирательной проницаемости. Шейки пор капиляров затрудняют движение только смачивающей жидкости и способствуют продвижению несмачивающей (биологи- ческие мембраны). 3.4. Сорбция. Как уже отмечалось в предыдущем параграфе, любая по- верхность, вещества обладает свободной энергией поверхности (СЭП). Все поверхностные явления сводятся к взаимодействию атомов и молекул,которые происходят в двумерном пространстве при непосредственном участии СЭП. Любую твердую поверхность можно представить себе как "универсальный магнит", притягива- ющий любые частицы, оказавшиеся поблизости. Отсюда вывод: по- верхность любого твердого тела обязательно "загрязнена" моле- кулами воздуха и воды. Опыт показывает ,что чем выше степень дисперсности данного тела, тем больше количество частиц дру- гого тела оно поможет поглотить своей поверхностью.Процесс самопроизвольного"сгущения" растворенного или парообразного вещества (газа) на поверхности твердого тела или жидкости но- сит название с о р б ц и и . Поглащоющее вещество называется с о р б е н т о м , а поглощаемое с о р б т и в о м . Процесс , обратный сорбции называется д е с о р б ц и е й. В зависимости от того насколько глубоко проникают части- цы на адсорцию,когода вещество поглощается на поверхности те- ла, и абсорцию,когда вещество поглощается всем объемом тела. В зависимости от характера взаимодействия частиц сорбента и сорбтива, сорбция физическая (взаимодействие обусловлено си- лами когезии и адгезии т.е. силами Ван-дер-Ваальса) и хими- ческая,или ее еще называют, хемосорбция; 3.4.1. Особое положение занимает сорбционный процесс, называемый к а п и л л я р н о й к о н д е н с а ц и е й. Сущность этого процесса заключается не только в погло- щении, но и в конденсации твердым пористым сорбентом, напри- мер, активизированным углем газов и паров. Из всех перечисленных выше сорбционных явлений наиболь- шее значение для практики имеет адсорбция. Чем менее энерге- тичны молекулы, тем легче они адсорбируются на твердой по- верхности. С уменьшением температуры адсорбата (газа) адсорбация увеличивается, а с увеличением температуры - уменьшается. При адсорбации молекулы газа, сталкиваясь с поверх- ностью прекращают движение. Значит: они теряют энергию, а "лишняя" энергия должна выделяться. Вот почему при физической адсорбации выделяется тепло. Причем: последний процесс, если он идет в закрытом обьеме, сопровождается понижением давления газа. При десорбации же давление газа - сорбтива увеличивает- ся, при этом идет поглощение энергии. Это свойство используют в некоторых теплосиловых установках. А.с. Н 224743: Двухфазное рабочее тело для компрессора теплосиловых установок, состоящее из газа и мелких час- тиц твердого тела, отличающееся тем, что с целью допол- нительного сжатия газа в холодильнике и компрессоре и дополнительного расширения в нагревателе в качестве твердой фазы использованы сорбенты с общей или избира- тельной поглотительной способностью. Очень интересные явления и эффекты происходят при ад- сорбции на поверхности полупроводников. 3.4.2. Ф о т о а д с о р б ц и о н н ы й э ф ф е к т - Это зависимость адсорбционной способности адсорбента - полуп- роводника от освещения. При этом эта способность может увели- чиваться положительный и уменьшаться (отрицательный фотоад- сорбционный эффект). Эффект можно использовать, например, для регулирования давления в замкнутом обьеме. 3.4.3. Влияние э л е к т р и ч е с к о г о п о л я на а д с о р б а ц и ю. Это зависимость адсорбционной способ- ности от величины приложенного электрического поля. Влияет на фотоадсорбционный эффект. Поле прилагают перпендикулярно по- верхности полупроводника - адсорбента. 3.4.4. А д с о р б л ю м и н е с ц е н ц и я - Это люминесценция, возбуждаемая не светом, а самим актом ад- сорбции. Свечение длится до тех пор, пока идет процесс ад- сорбции, и погасает, коль скоро адсорбция прекращается. Яр- кость свечения пропорциональна скорости адсорбции. Цвет свечения при адсорблюминисценции, как правило, тот же, что и при фотолюминесценции, т.е. определяется природой активатора, введенного в полупроводник, и вовсе не зависит от природы ад- сорбируемого газа. Адсорболюминесцеция является одним из ви- дов х е м о л ю м и н е с ц е н ц и и (15.4). 3.4.5. Р а д и к а л о - р е к о м б и н а ц и о н н ая л ю м и н е с ц е н ц и я (Р-РЛ). На поверхности полупроводника могут рекомбинировать приходящие из газовой фазы радикалы, напрмер, атомы водорода. При этом происходит свечение полупроводника, которое длится до тех пор, пока на поверхности идет реакция рекомбинации. При Р-РЛ, как и при адсорболюминесцеции, испускаются те же частоты, что и при фотолюминесценции. Они образуют полосу, которую называют обычно основной полосой. Следовательно, цвет обминесценции меняется при смене активатора, не зависит от природы активатора, но меняется при смене газа, участвующего в реакции.(например, при замене водорода кислородом). Обе по- лосы в известной мере накладываются друг на друга. Мы видим на примерах адсорболюминесценции и радикалоре- комбинационной люминесценции, как электронные процессы в по- лупроводнике оказываются связанными с химическими процессами, протекающими на его поверхности. В результате адсорбции поверхность полупроводника заря- жается. При адсорбции акцепторов она заряжается отрицательно, а доноров - положительно. 3.4.6. А д с о р б ц и о н н а я э м и с с и я. Работа выхода электрона может изменяться под действием адсорбции. Это зависит от того, заряжается ли поверхность при адсорбции положительно или отрицательно, т.е. от природы ад- сорбируемого газа. В первом случае работа выхода снижается, во втором - возрастает. По тому, как она изменяется, часто можно судить о составе газовой фазы. Давление газовой фазы также влияет на работу выхода. 3.4.7. В л и я н и е а д с о р б ц и и н а э л е к т р о п р о в о н о с т ь п о л у п р о- в о д н и к а. Электропроводность поверхности полупроводника монотонно изменяется по мере хода адсорбции, но не достигает некоторого постоянного значения. Часто за процессом можно следить по из- менению электропроводности. Адсорбция вызывает увеличение или уменьшение электропроводности полупроводника в зависимости от того, какой газ (акцепторный или донорный) адсорбируется и на каком полупроводнике (электронном или дырочном). Напрмер, кристаллы двуокиси олова изменяют свою прово- димость в присутствии водорода, окиси углерода, метана, бутана, пропана, паров бензина, ацетона, спирта. Нагре- вание кристалла изменяет величину этого эффекта. Это колличественное различие может быть зафиксировано чувс- твительным прибором. Можно представить себе аппарат, в котором изменение электрических свойств кристалла при появлении в воздухе искомого вещества дает импульс сиг- нальному устройству отградуированному определенным об- разом в зависимости от назначения. 3.5. Диффузия. Если состав газовой смеси или жидкости не однороден, то тепловое движение молекул рано или поздно приводит к выравни- ванию концентрации каждой компоненты во всем обьеме. Такой процесс называется диффузия. при протекании процесса диффузии всегда имеются так называемые диффузионные потоки вещества, величина и скорость которых определяется свойствами среды и градиентов, концентрации. Скорость диффузии в газах увеличи- вается с понижением давления и ростом температуры. Увеличение температуры вызывает ускорение диффузионных потоков в жидкос- тях и твердых телах. Кроме градиента концентрации, возникно- вению диффузионных потоков приводит наличие температурных градиентов в веществе (термодиффузия). Перепад температур в однородной по составу смеси вызывает появление разности кон- центрации между областями с различной температурой, при этом в газах более легкая компонента газовой смеси скапливается в области с более низкой температурой. Таким образом, явление термодиффузии можно использовать для разделения газовых сме- сей; этот метод весьма ценен для разделения изотопов. 3.5.1. При диффузионном перемещении двух газов, находя- щихся при одинаковой температуре, наблюдается явление, обрат- ное термодиффузии: в смеси возникает разность температур - эф- фект Д ю ф о р а . При диффузионном смешивании газов, составлящих воздух возникающая разность температур составляет несколько градусов. Явление диффузии молекул в струю пара лежит в основе работы диффузионных вакуумных насосах (пароструйные насосы); термодиффузия паров метилового спирта обеспечивает возмож- ность надежной работы так называемых диффузионных камер - приборов для наблюдения ионизирующих частиц. Диффузия в твердых сплавах со временем приводит к одно- родности сплава. Для ускорения диффузии применяется длитель- ный нагрев сплава (отжиг); уничтожение внутренних напряжений при отжиге металла также есть следствие процессов диффузии и их ускорения при повышении температуры. Создание больших концентраций газа на границе с метал- лом при создании условий, обеспечивающих некоторое "разрыхле- ние" поверхностного слоя металла, приводит к диффузии газа внутрь металла; диффузия азота в металлы лежит в основе про- цесса азотирования. Диффузионное насыщение поверхностных сло- ев металла различными элементами позволяет получать самые различные свойства поверхностей, необходимые в практике. Фак- тически процессы цементации, алитирования, фосфатирования есть процессы диффузии углерода, аллюминия, фосфора внутрь структуры металла. Скорость диффузии при этом легко регулиру- ется с помощью различных режимов термообработки. А.с Н 461774: Способ производства изделий из низкоуле- родистых сталей путем отжига заготовки и холодного вы- давливания отличающийся тем, что с целью улучшения ус- ловий выдавливания, перед отжигом заготовку подвергают термодиффузионной обработке, преимущественно цемента- ции. 3.6. О с м о с. Осмосом обычно называют диффузию какого-либо вещества через полупроницаемую перегородку. Основное требование к по- лупроницаемым перегородкам - обеспечение невозможности проти- водиффузий. Так, если два раствора разной концентрации разде- лить перегородкой, задерживающей молекулы растворенного вещества, но пропускающего молекулы растворителя, то раство- ритель будет переходить в концентрированный раствор, рабавляя его и создавая там избыток давления, называемый обычно осмо- тическим давлением. Питание ратений водой, явление диализа, явление гиперфильтрации, наконец, обычное набухание - все это типично осмотические эффекты.Величина осмотического давления клеток многих растений состовляет 5-10 ат, а осмотическое давление крови человека доходит почти до 8 атм. Энергию осмотического давления предложили использовать авторы английского п а т е н т а Н 1343891 : "Способ генерации механической энергии и устройство реализующее этот способ. Конструкция по патенту Н1343891 п

Страницы: 1  - 2  - 3  - 4  - 5  - 6  - 7  - 8  - 9  - 10  - 11  - 12  - 13  - 14  - 15  - 16  -
17  - 18  - 19  - 20  - 21  - 22  - 23  - 24  - 25  -


Все книги на данном сайте, являются собственностью его уважаемых авторов и предназначены исключительно для ознакомительных целей. Просматривая или скачивая книгу, Вы обязуетесь в течении суток удалить ее. Если вы желаете чтоб произведение было удалено пишите админитратору Rambler's Top100 Яндекс цитирования