ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Расчет поверхностного натяжения чистых жидкостей из "Свойства газов и жидкостей" По мере того как температура повышается, поверхностное натяжение жидкости, находящейся в равновесии с собственным паром уменьшается и принимает нулевое значение в критической точке [47]. При приведенной температуре, равной 0,45—0,65, значения а для большинства органических жидкостей находятся в пределах от 20 до 40 дин/см, но для некоторых жидкостей высокой плотности, имеющих низкую молекулярную массу (таких как, например, формамид), а 50 дин/см. Для воды а = 72,8 дин/см при 20 С для жидких металлов значения с составляют 300—600 дин/см (например, ртуть при 20 °С имеет поверхностное натяжение около 476 дин/см). Новейшие экспериментальные значения поверхностного натяжения различных жидкостей после тщательной их оценки собрал Яспер [29]. [c.513] В основном все приемлемые методы расчета поверхностного натяжения жидкости эмпирические только два из них детально рассматриваются в этой главе, другие кратко описаны в конце данного раздела. [c.513] Сагден [57, 58] назвал независящий от температуры параметр [Р парахором и показал, как он может быть рассчитан, исходя из структуры молекулы. Квейл [44], используя экспериментальные данные о поверхностном натяжении и плотности многих соединений, вычислил их парахоры. На основании значений парахора он предложил аддитивную схему коррелирования [Р ] с молекулярной структурой. Несколько модифицированный список полученных им составляющих парахора представлен в табл. 12.1. При использовании значений [Р], определенных аддитивным способом, поверхностное натяжение выражается в динах на сантиметр (дин/см), а плотности — в молях на кубический сантиметр (моль/см ). Метод иллюстрируется примером 12.1. Расчетные значения сг сравниваются с экспериментальными в табл. 12.2. [c.514] Решение. При 60 °С плотность жидкости 0,912 г/см [28], или, с учётом М = 88,107, = 0,912/88,107 = 1,035 10 моль/см . Температура 60 °С значительно ниже критической точки изомасляной кислоты, а при давлении, много меньшем, чем критическое, рр р , и величиной рр можно пренебречь. [c.514] Поскольку ст пропорционально ([Р] р ,) , уравнение (12.3.1) очень чувствительно к значениям парахора и плотности жидкости. Удивительно, что расчетные значения сГ так точны, как это показано в табл. 12.2. [c.514] Вместо экспериментальных данных о плотностях могут быть использованы значения, полученные по корреляциям, связывающим р с Г (см, гл. 3). Еще один метод, не рассмотренный в гл. 3, был предложен Голдхаммером 19] и обсужден Гамбиллом [17]. [c.514] Если п 12 в увеличить значение составляющей до 40,3. [c.515] Экспериментальные значения представлены по [29], за исключением метил-формиата, когда экспериментальное значение было взято из работы [ЗЗ]. Поверхностные натяжения, приводимы Яспером, представляют собой сглаженные значения, полученные после построения графика зависимости о от 7 . Обычно линейная зависимость принималась для небольшого температурного диапазона. См. обсуждение уравнения (12.4.2). [c.517] По уравнениям (12.3.6) и (12,3.7) вычислялись значения а неполярных жидкостей, приведенные в табл. 12.2. Точность их аналогична точности корреляции Маклеода—Сагдена. Однако метод, основанный на использовании принципа соответственных состояний, неприменим для соединений с водородными связями (спирты, кислоты) и квантовых жидкостей (Нз, Не, Ме). [c.518] Общая надежность уравнения (12.3.8) неизвестна. Шесть констант, входящие в каждое из уравнений Qp и т, получены по данным только для 16 полярных соединений, причем некоторые из них были слабо полярными (диэтиловый эфир, диме-тилоБЫЙ эфир, этилмеркаптан, ацетон и т. д.). Значения Xимеются лишь для немногих веществ, а расчетные поверхностные натяжения сг чувствительны к выбранному значению X. [c.518] Через точку, найденную для данного вещества по координатам X и V (табл. 12.3), и точку, соответствующую заданному значению температуры, провести прямую до пересечения со шкалой поверхностного натяжения. Точка пересечения дает искомое зиа- чение. [c.519] Для быстрого определения поверхностного натяжения углеводородов Хадден [22] предложил номограмму, связывающую а и Г. Подобная номограмма по Отмеруидр. [40] охватывает более широкий круг веществ (рис. 12.1 и табл. 12.3). Данные для легких углеводородов и их смесей коррелировались Порто [43]. [c.521] Рекомендации. Для поверхностного натяжения органических жидкостей использовать данные, собранные Яспером [29]. Два метода расчета а изложены в этом разделе. Расчетные значения а сравниваются с экспериментальными в табл. 12.2. Для жидкостей, не проявляющих водородных связей, применяется метод, основанный на использовании принципа соответственных состояний [уравнения (12.3.6) и (12.3.7)]. При этом необходимо знать нормальную температуру кипения, критическую температуру и критическое давление. Погрешности обычно меньше 5 %. [c.521] Для жидкостей с водородными связями использовать корреляцию Мак-леода—Сагдена [уравнение (12.3.1)] с парахором, определенным по групповым составляющим, приведенным в табл. 12.1. Можно применять экспериментальные данные о плотностях насыщенных жидкостей и насыщенных паров либо с несколько меньшей точностью, подставлять модифицированную температурную зависимость [уравнение (12.3.2)], Погрешности обычно меньше 5—10 %. Однако при имеющихся надежных значениях (о и X уравнение (12.3.8) несколько более точно для спиртов. [c.521] Вернуться к основной статье