Overfladeenergi
Overfladeenergi , også fri overfladeenergi , Gibbs overfladeenergi er en termodynamisk funktion, der karakteriserer energien af intermolekylær interaktion af partikler på grænsefladen med partikler i hver af kontaktfaserne. En anden definition af overfladeenergi er den potentielle energi , der er koncentreret ved grænsefladen (grænsefladen), der kræves for at danne en enhedsoverfladeareal. Det er redundant i forhold til energien i volumen, det vil sige ikke lig med nul. Måleenheden i SI -systemet er J/m 2 .
Eksistensen af fri overfladeenergi er sammen med overfladespænding årsagen til fremkomsten af metastabile tilstande (tilstande af underafkøling, overmætning).
Fysisk beskrivelse
Overfladeenergien er direkte proportional med den specifikke grænsefladeinteraktionsenergi eller overfladespænding σ og det specifikke grænsefladeområde S:
.
For en uendelig lille ændring:
Den frie overfladeenergi G s ved konstant tryk falder sammen med den termodynamiske funktion - Gibbs-energien , der karakteriserer grænsefladens tilstand i heterogene systemer .
På grund af G s afhængighed af overfladespænding og specifikt grænsefladeareal opstår alle overfladefænomener spontant, hvis en af følgende betingelser er opfyldt:
,
eller
,
eller
.
Det vil sige i overensstemmelse med termodynamikkens anden lov - alle spontane processer sker med et fald i systemets energi. I dette tilfælde med aftagende energi G s .
Spontane processer, der forekommer med et fald i værdien af G s på grund af et fald i overfladearealet af fasen inkluderer:
- koalescens - processen med koalescens af partikler (forstørrelse) af dråber eller bobler inde i et bevægeligt medium (væske, gas) eller på overfladen af en krop.
- koagulering og flokkulering er processer med sammenklæbning og forstørrelse af partikler i den dispergerede fase .
Spontane processer, der går med et fald i værdien af G s på grund af et fald i værdien af overfladespænding σ omfatter: befugtning , adhæsion , sorptionsprocesser osv.