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