Pintaenergiaa

Pintaenergia , myös vapaa pintaenergia , Gibbsin pintaenergia on termodynaaminen funktio, joka luonnehtii hiukkasten molekyylien välisen vuorovaikutuksen energiaa rajapinnalla kunkin kosketusvaiheen hiukkasten kanssa. Toinen pintaenergian määritelmä on potentiaalienergia , joka keskittyy rajapintaan (rajapintaan), joka tarvitaan muodostamaan yksikköpinta-ala. Se on tarpeeton verrattuna tilavuuden energiaan, eli ei ole yhtä suuri kuin nolla. SI -järjestelmän mittayksikkö on J/m 2 .

Vapaan pintaenergian olemassaolo yhdessä pintajännityksen kanssa on syy metastabiilien tilojen (ylijäähdytys, ylikyllästys) ilmaantumiselle.

Fyysinen kuvaus

Pintaenergia on suoraan verrannollinen spesifiseen rajapintavuorovaikutusenergiaan tai pintajännitykseen σ ja rajapinta-alueeseen S:

.

Äärettömän pieneksi muutokseksi:

Vapaa pintaenergia G s vakiopaineessa on sama kuin termodynaaminen funktio - Gibbsin energia , joka kuvaa rajapinnan tilaa heterogeenisissä järjestelmissä .

G s :n riippuvuuden pintajännityksestä ja rajapinta-alasta kaikki pinta-ilmiöt tapahtuvat spontaanisti, jos jokin seuraavista ehdoista täyttyy:

,

tai

,

tai

.

Toisin sanoen termodynamiikan toisen lain mukaisesti - kaikki spontaanit prosessit tapahtuvat järjestelmän energian pienentyessä. Tässä tapauksessa alenevalla energialla G s .

Spontaanit prosessit, jotka tapahtuvat Gs: n arvon pienentyessä faasin pinta-alan pienenemisen vuoksi, sisältävät:

Spontaaneja prosesseja, jotka liittyvät G s :n arvon laskuun pintajännityksen σ arvon pienenemisen vuoksi, ovat: kostutus , adheesio , sorptioprosessit jne.

Muistiinpanot