Диссипативная функция многофазной гетерогенной среды
       8. Массоперенос с учётом наличия межфазных поверхностей

     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.