Тънък течен филм: Разлика между версии
Редакция без резюме |
преместване на съд-ето на Стабилност на тънки течни филми |
||
Ред 4: | Ред 4: | ||
Тънките течни филми се изследват експериментално чрез [[клетка на Шелудко|клетката]] на [[Шелудко]] и [[:en:Surface forces apparatus|везната]] на [[:en:Jacob Israelachvili|Израелашвили]]. |
Тънките течни филми се изследват експериментално чрез [[клетка на Шелудко|клетката]] на [[Шелудко]] и [[:en:Surface forces apparatus|везната]] на [[:en:Jacob Israelachvili|Израелашвили]]. |
||
Като всяка дисперсна система, [[тънки течни филми|тънките течни филми]] са енергетично неизгодни, а следователно и неустойчиви образувания: оптималната форма на течност в отсъствие на външни сили е тази с минимална повърност, например сферична капка. |
|||
== Сили, действащи в тънък течен филм == |
|||
Формата на тънкия филм се поддържа от [[Повърхностно напрежение|повърхностното напрежение]] <math>\scriptstyle \gamma</math>. Всяко отклонение от първоначалната форма на ципата е свързано с образуване на нова повърхност и загуба на енергия, и при прекратяване на външното въздействие, повърхностното напрежение заличава неравностите и филма възвръща първоначалната си форма. Силата, предизвикваща изглаждането на повърхността се нарича [[:en:capillary pressure|капилярно налягане]] p<sub><math>\scriptstyle \gamma</math></sub>. |
|||
От друга страна, формата на двете повърхности на филма е подложена на постоянно механично въздействие от страна на [[термичните флуктуации]] в системата. Върху всяка флуидна повърхност, флуктуациите възбуждат вълни, наречени [[:en:capillary wave|капилярни флуктуационни вълни]], деформиращи повърхността. |
|||
Във филмите, в посока нормална на повърхността им, действат още [[повърхностни сили|повърхностните сили]], характеризиращи се с разклинящото налягане <math>\scriptstyle \Pi</math>, дефинирано като разлика в налягането върху повърхността на тънкия филм и налягането в хомогенна течност, от която е изтеглен филма и която се намира в равновесие с него. По дефиниция, положително разклинящо налягане води до отблъскване между двете повърхности на филма, а отрицателно - до привличане. При дадени условия, разклинящото налягане свива или удебелява филма до една равновесна дебелина h*, при която <math>\scriptstyle \Pi</math> = 0. Този филм се нарича неравновесен, и се намира в неустойчиво равновесие. |
|||
За да се стигне до късане на тънкия филм, трябва да има привличане между двете му повърхности, т. е., <math>\scriptstyle \Pi</math> < 0. Това е необходимо, но не и достатъчно условие за нестабилност. При възникване на деформация в тънкия филм (в следствие на флуктуационните сили или външно въздействие), на тази деформация филма реагира не само с появяващото се разклинящото налгане <math>\scriptstyle \delta\Pi</math>, което се стреми да изтъни филма в областта на деформацията, но и с капилярното налягане <math>\scriptstyle \delta</math>p<sub><math>\scriptstyle \gamma</math></sub>, което се стреми обратно, да върне филма в началното състояние. Знакът на сумата на тези две сили определя дали смущението на филма ще замре (<math>\scriptstyle \delta\Pi</math>+<math>\scriptstyle \delta</math>p<sub>sigma</sub> > 0, устойчив филм), или ще се разрастне (<math>\scriptstyle \delta\Pi</math>+<math>\scriptstyle \delta</math>p<sub>sigma</sub> < 0, неустойчив филм). Тези две критериални неравенства са формулирани от българския физикохимик [[Алексей Шелудко]] и полагат основата на съвременното учение за стабилността на тънките течни филми. |
|||
[[Категория:Физикохимия]] |
|||
{{мъниче}} |
{{мъниче}} |
Версия от 10:08, 30 юли 2010
Понятието течни филми обединява пенните, емулсионните и умокрящите филми.
Под тънък филм се разбира филм, в който приносът на повърхностните сили е съществен. Характерната дебелина на тези филми е от порядъка на 5-50 nm. Формата им е силно анизодиаметрична, със съотношение дебелина:латерални размери от порядъка на 1:10000, и са по принцип неравновесни образувания. Кинетиката на изтъняване и стабилността на течните филми са определящи фактори за стабилността на емулсии и пени. Теорията на течните филми се използва при моделиране на процесите на флотация, стабилността на хранителни и козметични емулсии и др.
Тънките течни филми се изследват експериментално чрез клетката на Шелудко и везната на Израелашвили.
Като всяка дисперсна система, тънките течни филми са енергетично неизгодни, а следователно и неустойчиви образувания: оптималната форма на течност в отсъствие на външни сили е тази с минимална повърност, например сферична капка.
Сили, действащи в тънък течен филм
Формата на тънкия филм се поддържа от повърхностното напрежение . Всяко отклонение от първоначалната форма на ципата е свързано с образуване на нова повърхност и загуба на енергия, и при прекратяване на външното въздействие, повърхностното напрежение заличава неравностите и филма възвръща първоначалната си форма. Силата, предизвикваща изглаждането на повърхността се нарича капилярно налягане p.
От друга страна, формата на двете повърхности на филма е подложена на постоянно механично въздействие от страна на термичните флуктуации в системата. Върху всяка флуидна повърхност, флуктуациите възбуждат вълни, наречени капилярни флуктуационни вълни, деформиращи повърхността.
Във филмите, в посока нормална на повърхността им, действат още повърхностните сили, характеризиращи се с разклинящото налягане , дефинирано като разлика в налягането върху повърхността на тънкия филм и налягането в хомогенна течност, от която е изтеглен филма и която се намира в равновесие с него. По дефиниция, положително разклинящо налягане води до отблъскване между двете повърхности на филма, а отрицателно - до привличане. При дадени условия, разклинящото налягане свива или удебелява филма до една равновесна дебелина h*, при която = 0. Този филм се нарича неравновесен, и се намира в неустойчиво равновесие.
За да се стигне до късане на тънкия филм, трябва да има привличане между двете му повърхности, т. е., < 0. Това е необходимо, но не и достатъчно условие за нестабилност. При възникване на деформация в тънкия филм (в следствие на флуктуационните сили или външно въздействие), на тази деформация филма реагира не само с появяващото се разклинящото налгане Неуспех при разбора (SVG (MathML може да се активира чрез браузърен плъгин): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "http://localhost:6011/bg.wikipedia.org/v1/":): {\displaystyle \scriptstyle \delta\Pi} , което се стреми да изтъни филма в областта на деформацията, но и с капилярното налягане p, което се стреми обратно, да върне филма в началното състояние. Знакът на сумата на тези две сили определя дали смущението на филма ще замре (+psigma > 0, устойчив филм), или ще се разрастне (+psigma < 0, неустойчив филм). Тези две критериални неравенства са формулирани от българския физикохимик Алексей Шелудко и полагат основата на съвременното учение за стабилността на тънките течни филми.