Залача по колоидной химии Определите поверхностное натяжение бензола при 293, 313 и 333 К, считая, что полная поверхностная энергия не зависит от температуры и для бензола составляет 61,9 мДж/м2. Температурный коэффициент поверхностного натяжения do /dT= - 0,13 мДж/м2-К.
Для определения поверхностного натяжения бензола при различных температурах можно использовать линейную зависимость между поверхностным натяжением и температурой, исходя из заданного температурного коэффициента.
Формула, по которой будем проводить расчет, выглядит следующим образом:
γ(T)\gamma(T)γ(T) — поверхностное натяжение при температуре TTT,γ(0)\gamma(0)γ(0) — поверхностное натяжение при некоторой опорной температуре T0T_0T0,dγdT\frac{d\gamma}{dT}dTdγ — температурный коэффициент поверхностного натяжения,TTT — абсолютная температура,T0T_0T0 — опорная температура.
Определяем опорную температуру. Обычно фиксируем какую-либо температуру, при которой известно значение поверхностного натяжения. Предположим, что γ(293 K)=61,9 мДж/м2\gamma(293 \, \text{K}) = 61,9 \, \text{мДж/м}^2γ(293K)=61,9мДж/м2таккакименноэтатемператураиспользуетсявформулировкезадачикакбазоваятак как именно эта температура используется в формулировке задачи как базоваятаккакименноэтатемператураиспользуетсявформулировкезадачикакбазовая.
Рассчитаем γ\gammaγ при других температурах:
Теперь подставим данные в формулу для каждой температуры:
Для определения поверхностного натяжения бензола при различных температурах можно использовать линейную зависимость между поверхностным натяжением и температурой, исходя из заданного температурного коэффициента.
Формула, по которой будем проводить расчет, выглядит следующим образом:
γ(T)=γ(0)+(dγdT)⋅(T−T0) \gamma(T) = \gamma(0) + \left( \frac{d\gamma}{dT} \right) \cdot (T - T_0)
γ(T)=γ(0)+(dTdγ )⋅(T−T0 )
где:
γ(T)\gamma(T)γ(T) — поверхностное натяжение при температуре TTT,γ(0)\gamma(0)γ(0) — поверхностное натяжение при некоторой опорной температуре T0T_0T0 ,dγdT\frac{d\gamma}{dT}dTdγ — температурный коэффициент поверхностного натяжения,TTT — абсолютная температура,T0T_0T0 — опорная температура.Определяем опорную температуру. Обычно фиксируем какую-либо температуру, при которой известно значение поверхностного натяжения. Предположим, что γ(293 K)=61,9 мДж/м2\gamma(293 \, \text{K}) = 61,9 \, \text{мДж/м}^2γ(293K)=61,9мДж/м2 таккакименноэтатемператураиспользуетсявформулировкезадачикакбазоваятак как именно эта температура используется в формулировке задачи как базоваятаккакименноэтатемператураиспользуетсявформулировкезадачикакбазовая.
Рассчитаем γ\gammaγ при других температурах:
Теперь подставим данные в формулу для каждой температуры:
При T=293 KT = 293 \, \text{K}T=293K:
γ(293)=61,9 мДж/м2 \gamma(293) = 61,9 \, \text{мДж/м}^2
γ(293)=61,9мДж/м2
При T=313 KT = 313 \, \text{K}T=313K:
γ(313)=61,9 мДж/м2+(−0,13 мДж/м2/К)⋅(313−293) \gamma(313) = 61,9 \, \text{мДж/м}^2 + (-0,13 \, \text{мДж/м}^2/\text{К}) \cdot (313 - 293)
γ(313)=61,9мДж/м2+(−0,13мДж/м2/К)⋅(313−293) γ(313)=61,9 мДж/м2−0,13⋅20 \gamma(313) = 61,9 \, \text{мДж/м}^2 - 0,13 \cdot 20
γ(313)=61,9мДж/м2−0,13⋅20 γ(313)=61,9 мДж/м2−2,6 мДж/м2=59,3 мДж/м2 \gamma(313) = 61,9 \, \text{мДж/м}^2 - 2,6 \, \text{мДж/м}^2 = 59,3 \, \text{мДж/м}^2
γ(313)=61,9мДж/м2−2,6мДж/м2=59,3мДж/м2
При T=333 KT = 333 \, \text{K}T=333K:
γ(333)=61,9 мДж/м2+(−0,13 мДж/м2/К)⋅(333−293) \gamma(333) = 61,9 \, \text{мДж/м}^2 + (-0,13 \, \text{мДж/м}^2/\text{К}) \cdot (333 - 293)
γ(333)=61,9мДж/м2+(−0,13мДж/м2/К)⋅(333−293) γ(333)=61,9 мДж/м2−0,13⋅40 \gamma(333) = 61,9 \, \text{мДж/м}^2 - 0,13 \cdot 40
γ(333)=61,9мДж/м2−0,13⋅40 γ(333)=61,9 мДж/м2−5,2 мДж/м2=56,7 мДж/м2 \gamma(333) = 61,9 \, \text{мДж/м}^2 - 5,2 \, \text{мДж/м}^2 = 56,7 \, \text{мДж/м}^2
γ(333)=61,9мДж/м2−5,2мДж/м2=56,7мДж/м2
Таким образом, результаты для поверхностного натяжения бензола:
При 293 K293 \, \text{K}293K — 61,9 мДж/м261,9 \, \text{мДж/м}^261,9мДж/м2При 313 K313 \, \text{K}313K — 59,3 мДж/м259,3 \, \text{мДж/м}^259,3мДж/м2При 333 K333 \, \text{K}333K — 56,7 мДж/м256,7 \, \text{мДж/м}^256,7мДж/м2