Skiftande tryck

Inom ytkemi uppstår sönderdelningstryck (symbol Πd _{definition från en attraktiv interaktion mellan} ) enligt en IUPAC- två ytor. För två plana och parallella ytor kan värdet på det disjunkande trycket (dvs kraften per ytenhet) beräknas som derivatan av Gibbs interaktionsenergi per ytenhet med avseende på avståndet (i riktningen som är normal mot den för samverkande ytor). Det finns också ett besläktat koncept med sönderdelningskraft , som kan ses som sönderdelningstryck gånger ytan av de samverkande ytorna.

Konceptet med sönderdelningstryck introducerades av Derjaguin (1936) som skillnaden mellan trycket i ett område av en fas som gränsar till en yta som begränsar den, och trycket i huvuddelen av denna fas.

Beskrivning

Avskiljande tryck kan uttryckas som:

$\Pi _{d}=-{1 \over A}\left({\frac {\partial G}{\partial x} }\right)_{T,V,A}$

där (i SI-enheter ):

• Π _d - sönderdelningstryck (N/m ² )
• A - ytarean av de samverkande ytorna (m ² )
• G - total Gibbs energi för interaktionen mellan de två ytorna (J)
• x - avstånd (m)
• indexen T, V och A anger att temperaturen, volymen och ytarean förblir konstanta i derivatan.

Beroende av trycket i filmen vid yta A och trycket i bulken

Med hjälp av konceptet med det disjunkande trycket kan trycket i en film ses som:

$P=P_{0}+\Pi _{d}$

var:

• P - tryck i en film (Pa)
• P ₀ - tryck i huvuddelen av samma fas som filmens (Pa)

Det sammanhängande trycket tolkas som summan av flera interaktioner: dispersionskrafter , elektrostatiska krafter mellan laddade ytor, interaktioner på grund av lager av neutrala molekyler adsorberade på de två ytorna och lösningsmedlets strukturella effekter.

Klassisk teori förutspår att det lösgörande trycket av en tunn vätskefilm på en plan yta enligt följande,

$\Pi _{d}=-{\frac {A_{H}}{6\pi \delta _{0}^{3}}}$

var:

• A _H - Hamaker konstant (J)
• δ ₀ - flytande filmtjocklek (m)

För ett fast-vätske-ångsystem där den fasta ytan är strukturerad, påverkas det lösgörande trycket av den fasta ytprofilen, ζ _S , och meniskens form, ζ _L

${\Pi _{d} (x,{\zeta _{\text{L}}(x)})}=\int d^{2}\rho {\int _{\zeta _{\text{L}}(x)-\ zeta _{\text{S}}(x+\rho )}^{+\infty }}dz\omega (\rho ,z)$

var:

• ω ( ρ , z ) - fast-vätskepotential (J/m ⁶ )

Meniskens form kan vara genom minimering av total systemfri energi enligt följande

${\delta W_{\text{total}}}={{\partial W_{\text {total}}} \över {\partial {\zeta _{\text{L}}}}}\delta \zeta _{\text{L}}+{{\partial W_{\text{total}}} \över {\partial \zeta _{\text{L}}^{'}}}\delta \zeta _{\text{L}}^{'}=0$

var:

• W _totalt - total systemfri energi inklusive ytöverskottsenergi och fri energi på grund av fast-vätskeinteraktioner (J/m ² )
• ζ _L - meniskform (m)
• ζ' _L - lutning av meniskens form (1)

I teorin om vätskedroppar och filmer, kan det lösgörande trycket visas vara relaterat till jämviktsvinkeln vätske-fastämne θ e _genom relationen

$\cos \theta _{e}=1+{\frac {1}{\gamma }}\int _{h_ {0}}^{\infty }\Pi _{D}(h)dh,$

där y är ytspänningen vätska-ånga och h ₀ är prekursorfilmtjockleken.

Se även

• Kapillär kondensation
• Kapillärtryck
• Hamaker konstant
• Tunnfilmsekvation