Povrchová energie

Povrchová energie , také volná povrchová energie , Gibbsova povrchová energie je termodynamická funkce, která charakterizuje energii mezimolekulární interakce částic na rozhraní s částicemi každé z kontaktních fází. Další definicí povrchové energie je potenciální energie , která je koncentrována na rozhraní (rozhraní) potřebném k vytvoření jednotkové povrchové plochy. Ve srovnání s energií v objemu je redundantní, tedy nerovná se nule. Jednotkou měření v soustavě SI je J/m 2 .

Existence volné povrchové energie je spolu s povrchovým napětím příčinou vzniku metastabilních stavů (stavy podchlazení, přesycení).

Fyzický popis

Povrchová energie je přímo úměrná specifické mezifázové interakční energii nebo povrchovému napětí σ a specifické ploše rozhraní S:

${G_{s}=\sigma S}$ .

Pro nekonečně malou změnu:

${\displaystyle {dG_{s}=\sigma dS))$

Volná povrchová energie G s při konstantním tlaku se shoduje s termodynamickou funkcí – Gibbsovou energií charakterizující stav rozhraní v heterogenních systémech .

V důsledku závislosti G s na povrchovém napětí a specifické ploše rozhraní se všechny povrchové jevy vyskytují spontánně, pokud je splněna jedna z následujících podmínek:

${\sigma <0}$ ,

nebo

${S<0}$ ,

nebo

${\displaystyle {\Delta G_{s}=\Delta \sigma \Delta S<0))$ .

To znamená, že v souladu s druhým zákonem termodynamiky - všechny spontánní procesy probíhají s poklesem energie systému. V tomto případě s klesající energií G s .

Spontánní procesy, ke kterým dochází se snížením hodnoty Gs v důsledku snížení povrchové plochy fáze, zahrnují:

koalescence - proces slučování částic (zvětšování) kapek nebo bublin uvnitř pohybujícího se prostředí (kapalina, plyn) nebo na povrchu tělesa.
koagulace a flokulace jsou procesy slepování a zvětšování částic dispergované fáze .

Mezi spontánní procesy, které jdou s poklesem hodnoty G s v důsledku poklesu hodnoty povrchového napětí σ, patří: smáčení , adheze , sorpční procesy atd.

Povrchová energie

Fyzický popis

Poznámky