25. Согласно уравнению Юнга косинус краевого угла для капли смачивающей жидкости (её поверхностное натяжение на границе с воздухом аж1-г), нанесённой на поверхность другой, не смешивающейся с первой, жидкости (её поверхностное натяжение аж2-г, а межфазное натяжение аж2-ж1), равен:

26.Рассчитайте работу адгезии в мДж/м2 воды к стеклу, если краевой уголравен 0o, а поверхностное натяжение воды составляет 72 мДж/м2. (144)

27.Определите коэффициент растекания воды по поверхности стекла, если

краевой угол равен 0o, а поверхностное натяжение воды составляет

72мДж/м2. (0)

2.4.Дисперсность и термодинамические свойства тел

2.4.1.Влияние дисперсности на внутреннее давление

2. Влияние дисперсности на внутреннее давление р в телах описывается уравнением, согласно которому р =

где – поверхностное натяжение; Vм – молярный объём; s и V – площадь поверхности и объём тела соответственно.

3. Влияние дисперсности на внутреннее давление р в капле жидкости тем сильнее, чем:

А) выше её поверхностное натяжение; Б) ниже её поверхностное натяжение;

25

В) не зависит от поверхностного натяжения.

где – поверхностное натяжение.

7. Выберите рисунок, на котором показано правильное направление действующего дополнительного внутреннего давления р (нижняя фаза – жидкая, верхняя - газообразная).

( – поверхностное натяжение; r – радиус кривизны поверхности; ж – жидкая фаза; г – газообразная фаза).

26

8. Если тело имеет цилиндрическую поверхность с отрицательной кривизной радиуса r, то согласно уравнению Лапласа избыточное внутреннее давление р в нём равно:

где – поверхностное натяжение.

9. Рассчитайте избыточное давление в капельках жидкости радиусом 1

мкм, если её поверхностное натяжение равно 25 мДж/м2. Ответ укажите в единицах СИ. (50000)

10. Рассчитайте, во сколько раз повысится избыточное давление в капель-

ках воды, если их размер (диаметр) уменьшится в 10 раз. (10)

11. Рассчитайте, во сколько раз повысится избыточное давление в капель-

ках жидкости, если их дисперсность увеличится в 2 раза. (2)

2.4.2.Капиллярные явления. Уравнение Жюрена

1.Капиллярные явления обусловлены влиянием дисперсности на:

А) давление насыщенных паров;

Б) внутреннее давление;

В) растворимость;

Г) поверхностное натяжение.

2.Высота поднятия h жидкости в капилляре со сферическим мениском равна:

где – поверхностное натяжение жидкости; rм – радиус мениска жидко-

сти; – плотность жидкости; 0 – плотность газовой фазы; g – ускорение свободного падения.

3. Высота поднятия h жидкости в прямом капилляре с цилиндрическим

27

где – поверхностное натяжение жидкости; rм – радиус мениска жидко-

сти; – плотность жидкости; 0 – плотность газовой фазы; g – ускорение свободного падения.

4. Выберите правильное соотношение между высотами поднятия жидкости в стеклянном капилляре hк и между стеклянными пластинами hп, если диаметр капилляра равен расстоянию между пластинами (капилляр и пла-

стины частично погружены в одну и ту же смачивающую их жидкость).

А) hк = hп; Б) hк =2hп; В) hк = 1 hп; Г) hк =4hп; Д) hк = 1 hп.

2 4

5. Уменьшение радиуса кривизны вогнутого мениска жидкости в капилля-

ре:

А) увеличивает высоту капиллярного поднятия;

Б) уменьшает высоту капиллярного поднятия;

В) не изменяет высоту капиллярного поднятия.

6.Увеличение расстояния между пластинами, частично опущенными в смачивающую их жидкость:

А) увеличивает высоту капиллярного поднятия;

Б) уменьшает высоту капиллярного поднятия;

В) не изменяет высоту капиллярного поднятия.

7.Выберите рисунок, на котором правильно показано положение и форма мениска воды в капилляре, имеющем гидрофильную поверхность:

28

8. Выберите рисунок, на котором правильно показано положение и форма

мениска воды в капилляре, имеющем гидрофобную поверхность:

9. На представленном рисунке показан мениск жидкости в капилляре,

имеющем лиофильную поверхность. Какой из отмеченных на рисунке уг-

лов равен углу смачивания (краевому углу)?

rм

rк

(rк – радиус капилляра; rм – радиус мениска).

10. Жидкость не будет самопроизвольно пропитывать пористое тело при

где Лp – избыточное давление внутри жидкости с искривлённой поверхно-

стью; т-г и т-ж – поверхностные натяжения на границах твёрдого тела с газовой фазой и жидкостью соответственно; – краевой угол.

11. В U-образной капиллярной трубке диаметр капилляра в левом колене больше, чем диаметр капилляра в правом. Трубка частично заполняется жидкостью, смачивающей внутренние стенки капилляров. Уровень жидкости в левом колене трубки будет:

А) такой же, как в правом колене; Б) выше, чем в правом колене; В) ниже, чем в правом колене;

29

12.В U-образной капиллярной трубке диаметр капилляра в правом колене больше, чем диаметр капилляра в левом колене. При неполном заполнении такой трубки жидкостью, несмачивающей её внутренние стенки, уровень мениска в правом колене трубки будет:

А) такой же, как в левом колене; Б) выше, чем в левом колене; В) ниже, чем в левом колене;

13.Рассчитайте, во сколько раз увеличится высота поднятия жидкости в капилляре (угол смачивания равен 0o), если его диаметр уменьшится в 3 раза. (3)

14.Определите, во сколько раз изменится избыточное давление в жидкости, находящейся между двумя параллельными пластинами, если расстояние между ними уменьшится от 1,2 мкм до 0,3 мкм. В ответе укажите только число. (4)

15.Рассчитайте, во сколько раз уменьшится высота поднятия воды между двумя параллельными стеклянными пластинами (угол смачивания равен 0o), погружёнными вертикально и не полностью в эту жидкость, если расстояние между пластинами вместо 0,2 мм станет 0,6 мм. (3)

16.Рассчитайте избыточное давление в жидкости, находящейся между двумя параллельными пластинками, если расстояние между ними равно 1 мм, поверхностное натяжение жидкости составляет 25 мДж/м2, а краевой угол мениска равен 0º. В ответе укажите только число (в единицах СИ), не указывая единицы измерения. (25)

2.4.3.Влияние дисперсности на термодинамическую реакционную

способность

1. Для дисперсных систем правило фаз Гиббса имеет вид:

А) F = К – Ф; Б) F = К – Ф + 1; В) F = К – Ф + 2; Г) F = К – Ф + 3, где F – число степеней свободы; К – количество компонентов системы; Ф

– число фаз в системе.

2. Выберите правильное соотношение между давлениями насыщенных паров одной и той же жидкости при одной и той же температуре над каплей

30

pr, над вогнутым мениском pm и над плоской поверхностью ps этой жидкости:

А) pr = pm > ps; Б) pr > ps > pm; В) pr < ps > pm; Г) pr = pm < ps.

3. Согласно уравнению Кельвина (Томсона) давление насыщенных паров

где ps – давление насыщенных паров над плоской поверхностью; – поверхностное натяжение; Vм – молярный объём жидкости; R – универсальная газовая постоянная; Т – температура.

4. Возрастание дисперсности капель жидкости:

А) ведёт к увеличению равновесного давления насыщенного пара; Б) ведёт к уменьшению равновесного давления насыщенного пара; В) не изменяет равновесного давления насыщенного пара.

5. Выберите правильное соотношение между относительными давлениями pr насыщенных паров разных жидкостей при одинаковой величине дис-

ps

где рr – давление насыщенного пара над поверхностью капли; рs – давление насыщенного пара над плоской поверхностью той же жидкости.

6.Давление насыщенного пара над вогнутым мениском жидкости в капилляре будет тем больше, чем:

А) меньше радиус мениска; Б) больше молярный объём жидкости;

В) меньше поверхностное натяжение жидкости; Г) больше поверхностное натяжение жидкости.

7.Увеличение кривизны (по абсолютной величине) поверхности вогнутого мениска жидкости в капилляре:

31

А) не изменяет давления насыщенного пара над ней; Б) приводит к увеличению давления насыщенного пара над ней;

В) приводит к уменьшению давления насыщенного пара над ней. 8. Увеличение дисперсности вещества:

А) вызывает увеличение его растворимости; Б) вызывает уменьшение его растворимости; В) не изменяет его растворимость.

9.Увеличение отрицательной кривизны поверхности (по абсолютной величине) вещества:

А) вызывает увеличение его растворимости; Б) вызывает уменьшение его растворимости; В) не изменяет его растворимость.

10.Увеличение дисперсности BaO приведёт к смещению равновесия химической реакции разложения карбоната бария

BaCO3 BaO + CO2

А) в сторону продуктов реакции; Б) в сторону исходного вещества;

В) равновесие реакции не изменится.

11. Увеличение дисперсности BaCO3 приведёт к смещению равновесия химической реакции разложения карбоната бария

BaCO3 BaO + CO2

А) в сторону продуктов реакции; Б) в сторону исходного вещества;

В) равновесие реакции не изменится.

12.Понижение температуры фазового перехода вещества при увеличении дисперсности будет более значительным в случае:

А) большего поверхностного натяжения вещества; Б) большей энтальпии фазового перехода; В) меньшего поверхностного натяжения вещества; Г) меньшего мольного объёма вещества.

13.При увеличении размеров капель жидкости равновесное давление насыщенного пара над ними будет:

32