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 р_s 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):

где σ — поверхностное (межфазное) натяжение, 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/p_s, но и от того, достигнуто ли данное состояние в ходе конденсации пара (кривая 1 на рис. ) или же в ходе испарения жидкости (кривая 2).

_{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/p_s < 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}

Химическая энциклопедия

капиллярная конденсация

Значения в других словарях