Мы рассмотрели пример массопереноса вещества через поверхность раздела фаз без
учёта анизотропии давления вблизи поверхности раздела фаз и влияния градиентов поверхностного натяжения.
Чтобы учесть эти факторы, необходимо ввести понятие -фазы.
Под -фазой понимается неоднородная зона
толщиной h между двумя соприкасающимися фазами, внутри которой происходит изменение локальных свойств,
таких как плотность, концентрация, тензор давления, вектор поляризации и т.д. Наличие -фазы
подтверждено экспериментально с помощью голографической интерферометрии. Схема строения элемента физико-химической
системы на границе раздела фаз представлена на рисунке.
Для каждой из фаз рассматриваемой системы были записаны законы сохранения [6]
и на их основе получено выражение для диссипативной функции производства энтропии,
анализ которой позволил выявить структуру движущей силы массоотдачи с учётом градиентов
поверхностного натяжения:
движущая сила массоотдачи вещества к поверхности раздела фаз
|
|
(3.10) |
движущая сила массоотдачи вещества от поверхности раздела фаз
|
|
(3.11) |
Первый член в выражениях (3.10), (3.11) представляет собой разность химических
потенциалов Планка, которая обусловлена неравновесностью составов фаз; второй - энтальпийную составляющую,
характеризующую тепловую неравновесность фаз; третий - анизотропию давления вблизи поверхности раздела фаз,
обусловленную влиянием поверхностных сил. Разность давлений
возникает за счёт действия сил Ван-дер-Ваальса, перекрытия граничных слоёв, наличия двойного электрического слоя. Между этой величиной и поверхностным
натяжением в жидкости существует связь:
|
|
(3.12) |
С учётом (3.12) и при отсутствии тепловой неравновесности выражения (3.10), (3.11) преобразуются к виду:
Полученные выражения были проверены [6] на процессах ректификации, абсорбции,
кристаллизации, экстракции для систем, в которых большую роль играют градиенты поверхностного натяжения.
|