Натяжение расплавов

августа 17, 2010

Поверхностное натяжение расплавов — одна из важнейших характеристик, влияющих на процессы диспергирования. Для дисперсных систем, образующихся при распылении, поверхностная энергия может составлять значительную часть молекулярно-кинетической энергии, так как относительная величина поверхности раздела становится тем большей, чем меньший объем она ограничивает. Молекула в объеме жидкости испытывает в среднем одинаковое тяготение к окружающим ее молекулам, в результате чего равнодействующая молекулярных сил в объеме равна нулю. Для молекул, находящихся на поверхности раздела фаз, результирующая молекулярных сил притяжения оказывается отличной от нуля и направленной внутрь объема жидкой фазы нормально к ее поверхности, вследствие чего образуется поверхностный слой, оказывающий давление на жидкую фазу. Толщина фазного слоя составляет около 10 А, причем молекулы, находящиеся на поверхности раздела фаз, отличаются от молекул, расположенных в объеме фазы, более высоким энергетическим уровнем, обусловливающим поверхностную энергию или поверхностное натяжение жидкости.

Диспергирование жидкости вызывает образование множества новых поверхностей раздела. При этом часть молекул из объема жидкости переходит в ее поверхностные слои, следовательно, при диспергировании производится работа, направленная против действия молекулярных сил.

Я. И. Френкелем была развита теория поверхностного натяжения расплавленных металлов, в которой металлические расплавы представляются покрытыми с наружной стороны тончайшим слоем электроотрицательной жидкости, под которым на глубине порядка половины межатомного расстояния располагается компенсирующий электроположительный слой. Таким образом, Я. И. Френкель определяет поверхностную энергию как электрическую энергию расположенного на поверхности атомного конденсатора, отнесенную к единице площади.

Теория поверхностного натяжения жидких металлов была развита далее А. Г. Самойловичем и П. С. Зыряновым. Основное уравнение, связывающее поверхностную энергию с размерами и формой элемента жидкости, было выведено Лапласом.

Из уравнения следует, что поверхностный слой жидкости, имеющий положительную кривизну, оказывает на жидкость добавочное давление по сравнению с тем, которое она испытывает при наличии плоской поверхностной пленки. Это добавочное давление существенно влияет на дробление капель и последующее формирование частиц порошка.

Опубликовано в Распыленные металлические порошки