ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Кинетический фактор устойчивости пен из "Пены теория и практика их получения и разрушения" Количественно эффект Марангони был изучен на примере системы ызо-бута-нол— вода [12]. Максимальная скорость восстановления ослабленного участка под действием поверхностных сил имеет место в области, непосредственно примыкающей к источнику поверхностного движения раствора, и постепенно убывает с удалением от этого источника. Время, необходимое для завершения поверхностного течения, составляет несколько сотых долей секунды. Это значение продолжительности процесса следует рассматривать как весьма приближенное (с запасом в большую сторону). [c.49] Область значений величины Ас-ёа/йс составляет для системы ызо-бута-нол — вода (4-7-16)-10-3 Н/м. [c.49] Уравнение (3.4) показывает, что скорость процесса залечивания утонченного участка тем больше, чем большую поверхностную активность проявляет ПАВ и чем выше разность концентраций в утонченном и здоровом участках пленки. [c.49] Эффект Марангони зависит также от объема жидкости, прилегающей к поверхностному слою — по мере убыли объема жидкости этот эффект должен возрастать [14]. При утончении пленки роль эффекта Марангони усиливается, однако для пленок очень малой толщины, состоящих практически из двух соль-ватированных адсорбционных слоев, влияние эффекта падает, поскольку в адсорбционном слое разрежение частокола молекул ПАВ крайне затруднительно. Поэтому степень влияния эффекта Марангони на стабильность пленки имеет некоторое максимальное значение при оптимальной ее толщине. [c.49] Уравнение (3.11) отличается от уравнения (3.10) поправками 2Аб и (1 — — й 1п сп/й 1п с/). Значение первой из них зависит от толщины пленки и при больших толщинах ею можно пренебречь, так как Аб б. Значение второй поправки определяется относительной концентрацией компонентов и для очень разбавленных растворов близко к единице [18]. [c.51] Оценим относительные значения первого и второго членов уравнения (3.13), рассмотрев два случая приращение поверхности пленки незначительно или оно составляет большую величину, сравнимую с площадью пленки. [c.52] Из уравнения (3.15) видно, что эластичность пленки можно рассчитать на основе измерений площади, приходящейся на одну молекулу, в зависимости от давления. Экспериментально показано [21], что —аёр /ёа = 1/2 — (50 ч--4-125)-10 Н/м для конденсированных адсорбционных слоев многих ПАВ. Поэтому вклад поверхностной эластичности пленки /2а будет в 2—3 раза превышать изменение свободной энергии вследствие увеличения площади поверхности при а= (30ч-40) 10 Н/м. [c.52] Из обсуждения видно, что в обоих предельных случаях вклад в увеличение свободной поверхностной энергии за счет изменения поверхностного натяжения является величиной одного порядка, что и вклад за счет увеличения площади поверхности. Безусловно, данный вывод справедлив только в случае, если скорость деформации пленки превышает скорость установления равновесия в деформируемой пленке. [c.52] При возникновении разности поверхностных натяжений на отдельном участке пленки одновременно появляется иразность двухмерных давлений р —р з 0, которая вызывает внутри пленки потоки жидкости 5 направлении, всегда противоположном всасыванию жидкости в каналы Плато, что обеспечивает, подпитывание тонкого места пленки. Это равносильно тому, что жидкость вытекает из центральной части пленки в каналы Плато с меньшей скоростью. [c.52] Таким образом, местная разность двухмерных давлений препятствует утончению пленки (рис. 33). В соответствии с этим течение междупленочной жидкости можно представить как течение в плоском капилляре. Эта модель широко используется для теоретического описания процесса истечения из пен (см. гл. 4). [c.53] При образовании области повышенного поверхностного натяжения в результате утончения пленки на ее поверхности устанавливается градиент поверхностного натяжения, следствием которого является быстрое движение мономо-лекулярного слоя. Этот слой при движении увлекает с собой значительные количества жидкости из ниже лежаш его раствора, участвующего в восстановлении утончающейся области пленки. Явление, названное поверхностным переносом, по мнению авторов работы [22], способствует стабилизации пленки, так как в утонченный участок поставляется дополнительный для залечивания материал. По-видимому, теорию поверхностного переноса можно рассматривать как развитие эффекта Марангони, от которого она отличается лишь механизмом движения раствора. Если эффект Марангони рассматривает процесс залечивания только с позиций сил, противодействующих утончению, то теория поверхностного переноса, учитывая этот эффект, указьшает также, что основой механизма залечивания является поверхностное движение под действием градиента поверхностного натяжения, которое, в свою очередь, приводит в движение прилегающие слои жидкости. [c.53] Явление поверхностного переноса изучалось экспериментально Шульманом и Теореллом. В их опытах мономолекулярный слой олеиновой кислоты распространялся со скоростью 5 см/с и увлекал за собой слой раствора около 0,03 мм. Толшрна этого слоя не зависела от скорости поверхностного движения, но являлась линейной функцией вязкости нижележащего раствора. Однако эти данные из-за экспериментальных погрешностей следует рассматривать только как ориентировочные. [c.53] Поверхностный перенос имеет особенно важное значение для неионогенных ПАВ, в растворах которых полиэфирные группы сильно гидратированы. [c.53] Рассмотренные здесь представления о механизме стабилизации пен под действием кинетического фактора не могут полностью объяснить устойчивость пен, так как, очевидно, кинетический фактор стабильности является определяющим только для малоустойчивых пенных структур. [c.53] Вернуться к основной статье