капиллярная конденсация

КАПИЛЛЯРНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

сжижение пара в капиллярах, щелях или порах в твердых телах. Происходит при условии смачивания жидкостью поверхности конденсации и вследствие пониженного давления насыщенного пара р над вогнутым мениском по сравнению с давлением насыщенного пара рs над плоской поверхностью жидкости при той же температуре Т. Количество удерживаемой капиллярными силами жидкости зависит от радиуса кривизны r поверхности раздела жидкость — пар согласно уравнению Кельвина (см. капиллярные явления):

капиллярная конденсация

где σ — поверхностное (межфазное) натяжение, капиллярная конденсация. Рис. 2 — молярный объем жидкости, R — газовая постоянная. Предельное количество жидкости достигается при р = ps, что отвечает плоской поверхности раздела (заполнение всех пор жидкостью) или поверхности катеноида. К. к. предшествует адсорбция пара на поверхности конденсации. К. к. начинается при таком значении равновесного количества адсорбировавшегося вещества, при котором образуется мениск жидкости с радиусом кривизны r0 более 2–3 диаметров молекулы. Согласно уравнению Кельвина, при этом p/ps / 0,2–0,3. В узких порах на величину r0 влияет наличие адсорбц. пленок, расхождение а и капиллярная конденсация. Рис. 3 с табличными значениями, а также искажение формы мениска полем поверхностных сил. Для микропор (r0 / 1 нм) уравнение Кельвина неприменимо; поглощение пара микропорами аналогично растворению газа конденсир. телами. Сложность конфигурации порового пространства м. б. причиной капиллярного гистерезиса, проявляющегося в том, что количество удерживаемой жидкости зависит не только от значения p/ps, но и от того, достигнуто ли данное состояние в ходе конденсации пара (кривая 1 на рис. ) или же в ходе испарения жидкости (кривая 2).

капиллярная конденсация. Рис. 4

Изотерма адсорбции в капиллярах и петля капиллярного гистерезиса. 1 и 2 — кривые конденсации пара и испарения жидкости соответственно.

Одно из этих состояний, а именно отвечающее большему массосодержанию (кривая 2), является метастабильным. Капиллярный гистерезис наблюдается обычно, если поры имеют форму бутылок или четок вследствие блокировки узкими перешейками жидкости, содержащейся в расширенной части пор, а также в случае цилиндрич. пор, если образование конденсата происходит в результате утолщения и послед. смыкания адсорбц. пленок. Опорожнение таких пор начинается при более низком давлении пара, чем заполнение. Для расчета изотерм К. к. используют модельные системы — ансамбли цилиндрич. или щелевых пор разл. размеров, решеточные системы, а также упаковки из частиц правильной формы. Обычно уравнения К. к. используют для решения обратной задачи: определения размеров пор и их распределения по размерам на основании изотерм опорожнения пор, с привлечением модельных представлений о геометрии порового пространства. К. к. может наблюдаться не только в системах жидкость — пар, но и в заполняющих пористое тело бинарных жидких смесях вблизи критич. точек смешения, а также в промерзающих пористых телах при наличии прослоек незамерзающей воды на внутр. поверхности пор. К. к. используют для улавливания паров пористыми сорбентами. Большую роль К. к. играет также в процессах сушки, удерживания влаги почвами, строит. и др. пористыми материалами. При p/ps < 1 отрицат. капиллярное давление может удерживать вместе смачиваемые жидкостью частицы, обеспечивая прочность таких структур. В случае несвязных пористых тел возможна их объемная деформация под действием капиллярных сил — т. наз. капиллярная контракция. Так, рост капиллярного давления является причиной значит. усадки таких пористых тел при высушивании. К. к. может быть причиной прилипания частиц пыли к твердым поверхностям, разрушения пористых тел при замораживании сконденсир. жидкости в порах. Для уменьшения эффекта К. к. используют лиофобизацию поверхности пористых тел.

Лит.: Адамсон А., Физическая химия поверхностей, пер. с англ., М., 1979; Современная теория капиллярности. Л., 1980; Хейфец Л. И., Неймарк А. В., Многофазные процессы в пористых средах, М., 1982; Дерягин Б. В., Чураев Н. В.. Муллер В. М., Поверхностные сапы, М., 1985

Н. В. Чураев

Источник: Химическая энциклопедия на Gufo.me


Значения в других словарях

  1. КАПИЛЛЯРНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ — Конденсация пара в капиллярах и микротрещинах пористых тел, а также в промежутках между тесно сближенными тв. ч-цами или телами. Необходимое условие К. к.— смачивание жидкостью поверхности тела (ч-ц). К. Физический энциклопедический словарь
  2. Капиллярная конденсация — Конденсация пара в капиллярах и микротрещинах пористых тел или в промежутках между тесно сближенными твёрдыми частицами. Необходимым условием К. к. является Смачивание жидкостью поверхности тела (частиц). К. к. начинается с адсорбции (См. Большая советская энциклопедия
  3. КАПИЛЛЯРНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ — КАПИЛЛЯРНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ — образование жидкости в капиллярах, порах, микротрещинах твердого тела (сорбента) при давлениях пара над ним, меньших давления насыщенного пара над плоской поверхностью (см. Кельвина уравнение). Большой энциклопедический словарь