из-за искривления поверхности жидкости в капиляре.Для выпук-
лой поверхности давление положительно, для вогнутой - отрица-
тельно. Эффект определяет движение жидкостей в порах,влияет
на кипение и конденсацию.
К а п и л я р н о е и с п а р е н и е - увеличение ис-
парения жидкости вследствие понижения давления насыщенного
пара над выпуклой поверхностью жидкости в капиляре; использу-
ется для облегчения кипения путем изготовления шероховатых
поверхностей.
К а п и л я р н а я к о н д е н с а ц и я - увеличение
конденсации жидкости вследствие понижения давления насыщенно-
го пара над вогнутой поверхностью жидкости в капиляре. Пар
может конденсироваться притемпературе выше точки кипения.
Используется для осушки газов, в хроматографии.
Течение жидкости в капилярах а также в полуоткрытых ка-
налах,например, в микротрещинах и царапинах.
А.С 279583. Распределитель жидкости,например, в колон-
нах с насадкой состоящей из перфорированной плиты с ук-
репленной на ней трубкой для подачи жидкости,отличаю-
щийся тем,что с целью равномерного распределения
жидкости при малых расходах,трубки выполнены ввиде ка-
пиляров,нижние концы имеют косые срезы.
А.С..225284 Солнечный концентратор для термоэлектроге-
нератора отличающийся тем,что с целью сохранения высо-
кого коэффициента отражения в течение всего времени ра-
боты,егоотражающая поверхность выполнена ввиде сотовой
пористой или капилярной структуры,заполненной расходуе-
мым металлом или сплавом, поступающим благодаря капи-
лярным силам с тыльной стороны концентратора.
3.3.5. Эффект капилярного подъема (опускания) -возника-
ет из-за различия давлений над и под поверхностью жидкости в
капилярном канале.Связь между характером смачивания и капи-
лярным давлением оказывает большое влияние на возможность
проникновения жидкостей в поры и на их вытеснениеиз пор,что в
свою очередь играет важную роль в процессах пропитки,фильтра-
ции,сушки и т.д.
3.3.6. Открытие .109: У л ь т р а з в у к о в о й
к а п и л я р н ы й э ф ф е к т - увеличение скорости
и высоты подъема жидкости в капилярах при непосредственном
воздействии ультразвука в десятки раз. Этот эффект реализован
в А.С.315224 "Способ ультразвуковой пропитки пористых матери-
аловв" в А.он применен для резкого повышения эффективности
тепловой трубы,для чего в зоне конденсации тепловой трубы
прикрепили через акустический концентратор излучатель магни-
тострикционного типа, соединенный с генератором ультразвуко-
вой частоты. Ультразвук, воздействуя на пористый фитиль,спо-
собствует быстрейшему возврату конденсата в зону
испарения.При этом величина максимального удельного теплового
потока вырастает на порядок .
3.3.7. Т е р м о к а п и л я р н ы й э ф ф е к т - за-
висимость скорости растекания жидкости от неравномерности
нагрева жидкого слоя.Эффект объясняется тем,что поверхностное
натяжение жидкости уменьшается при повышении температуры. По-
этому приразличии температур в разных участках жидкого слоя
возникает движущая сила растекания,которая пропорциональна
градиену поверхностного натяжения жидкости.В результате воз-
никает поток жидкости в смачивающей пленке.Влияние неравно-
мерного нагрева различно для чистых жидкостей и растворов
(например,поверхностноактивных). У чистых жидкостей перетека-
ние происходит от холодной зоны к горячей. При испарении ПАВ,
уменьшающих поверхностное натяжение,жидкость начинает перете-
кать от горячей зоны к холодной. В общем случае движение жид-
кости определяется тем,что как изменяется поверхностное натя-
жение в зоне нагрева от температуры и испарения какого либо
компонента.
3.3.8. Э л е к т р о к а п и л я р н ы й э ф ф е к т -
-зависимость поверхностного натяжения на границе раздла твер-
дых и жидких электродов с растворами электролитов или распла-
вами ионных соединений от элетрического потенциала. Эта зави-
симость обусловлена образованием двойного электрического слоя
на границе раздела фаз. Изменением потенциала можно осущест-
вить инверсию смачивания - переход от несмачивания к смачива-
нию и наоборот.
3.3.9. К а п и л я р н ы й п о л у п р о в о д н и к.
Капиляры обладают способностью избирательной проницаемости.
Шейки пор капиляров затрудняют движение только смачивающей
жидкости и способствуют продвижению несмачивающей (биологи-
ческие мембраны).
3.4. Сорбция.
Как уже отмечалось в предыдущем параграфе, любая по-
верхность, вещества обладает свободной энергией поверхности
(СЭП).
Все поверхностные явления сводятся к взаимодействию
атомов и молекул,которые происходят в двумерном пространстве
при непосредственном участии СЭП. Любую твердую поверхность
можно представить себе как "универсальный магнит", притягива-
ющий любые частицы, оказавшиеся поблизости. Отсюда вывод: по-
верхность любого твердого тела обязательно "загрязнена" моле-
кулами воздуха и воды. Опыт показывает ,что чем выше степень
дисперсности данного тела, тем больше количество частиц дру-
гого тела оно поможет поглотить своей поверхностью.Процесс
самопроизвольного"сгущения" растворенного или парообразного
вещества (газа) на поверхности твердого тела или жидкости но-
сит название с о р б ц и и . Поглащоющее вещество называется
с о р б е н т о м , а поглощаемое с о р б т и в о м .
Процесс , обратный сорбции называется д е с о р б ц и
е й. В зависимости от того насколько глубоко проникают части-
цы на адсорцию,когода вещество поглощается на поверхности те-
ла, и абсорцию,когда вещество поглощается всем объемом тела.
В зависимости от характера взаимодействия частиц сорбента и
сорбтива, сорбция физическая (взаимодействие обусловлено си-
лами когезии и адгезии т.е. силами Ван-дер-Ваальса) и хими-
ческая,или ее еще называют, хемосорбция;
3.4.1. Особое положение занимает сорбционный процесс,
называемый к а п и л л я р н о й к о н д е н с а ц и е й.
Сущность этого процесса заключается не только в погло-
щении, но и в конденсации твердым пористым сорбентом, напри-
мер, активизированным углем газов и паров.
Из всех перечисленных выше сорбционных явлений наиболь-
шее значение для практики имеет адсорбция. Чем менее энерге-
тичны молекулы, тем легче они адсорбируются на твердой по-
верхности. С уменьшением температуры адсорбата (газа)
адсорбация увеличивается, а с увеличением температуры -
уменьшается.
При адсорбации молекулы газа, сталкиваясь с поверх-
ностью прекращают движение. Значит: они теряют энергию, а
"лишняя" энергия должна выделяться. Вот почему при физической
адсорбации выделяется тепло. Причем: последний процесс, если
он идет в закрытом обьеме, сопровождается понижением давления
газа. При десорбации же давление газа - сорбтива увеличивает-
ся, при этом идет поглощение энергии. Это свойство используют
в некоторых теплосиловых установках.
А.с. Н 224743: Двухфазное рабочее тело для компрессора
теплосиловых установок, состоящее из газа и мелких час-
тиц твердого тела, отличающееся тем, что с целью допол-
нительного сжатия газа в холодильнике и компрессоре и
дополнительного расширения в нагревателе в качестве
твердой фазы использованы сорбенты с общей или избира-
тельной поглотительной способностью.
Очень интересные явления и эффекты происходят при ад-
сорбции на поверхности полупроводников.
3.4.2. Ф о т о а д с о р б ц и о н н ы й э ф ф е к т -
Это зависимость адсорбционной способности адсорбента - полуп-
роводника от освещения. При этом эта способность может увели-
чиваться положительный и уменьшаться (отрицательный фотоад-
сорбционный эффект). Эффект можно использовать, например, для
регулирования давления в замкнутом обьеме.
3.4.3. Влияние э л е к т р и ч е с к о г о п о л я
на а д с о р б а ц и ю. Это зависимость адсорбционной способ-
ности от величины приложенного электрического поля. Влияет на
фотоадсорбционный эффект. Поле прилагают перпендикулярно по-
верхности полупроводника - адсорбента.
3.4.4. А д с о р б л ю м и н е с ц е н ц и я -
Это люминесценция, возбуждаемая не светом, а самим актом ад-
сорбции. Свечение длится до тех пор, пока идет процесс ад-
сорбции, и погасает, коль скоро адсорбция прекращается. Яр-
кость свечения пропорциональна скорости адсорбции. Цвет
свечения при адсорблюминисценции, как правило, тот же, что и
при фотолюминесценции, т.е. определяется природой активатора,
введенного в полупроводник, и вовсе не зависит от природы ад-
сорбируемого газа. Адсорболюминесцеция является одним из ви-
дов х е м о л ю м и н е с ц е н ц и и (15.4).
3.4.5. Р а д и к а л о - р е к о м б и н а ц и о н н ая
л ю м и н е с ц е н ц и я (Р-РЛ).
На поверхности полупроводника могут рекомбинировать
приходящие из газовой фазы радикалы, напрмер, атомы водорода.
При этом происходит свечение полупроводника, которое длится
до тех пор, пока на поверхности идет реакция рекомбинации.
При Р-РЛ, как и при адсорболюминесцеции, испускаются те же
частоты, что и при фотолюминесценции. Они образуют полосу,
которую называют обычно основной полосой. Следовательно, цвет
обминесценции меняется при смене активатора, не зависит от
природы активатора, но меняется при смене газа, участвующего
в реакции.(например, при замене водорода кислородом). Обе по-
лосы в известной мере накладываются друг на друга.
Мы видим на примерах адсорболюминесценции и радикалоре-
комбинационной люминесценции, как электронные процессы в по-
лупроводнике оказываются связанными с химическими процессами,
протекающими на его поверхности.
В результате адсорбции поверхность полупроводника заря-
жается. При адсорбции акцепторов она заряжается отрицательно,
а доноров - положительно.
3.4.6. А д с о р б ц и о н н а я э м и с с и я.
Работа выхода электрона может изменяться под действием
адсорбции. Это зависит от того, заряжается ли поверхность при
адсорбции положительно или отрицательно, т.е. от природы ад-
сорбируемого газа. В первом случае работа выхода снижается,
во втором - возрастает. По тому, как она изменяется, часто
можно судить о составе газовой фазы. Давление газовой фазы
также влияет на работу выхода.
3.4.7. В л и я н и е а д с о р б ц и и н а
э л е к т р о п р о в о н о с т ь п о л у п р о-
в о д н и к а.
Электропроводность поверхности полупроводника монотонно
изменяется по мере хода адсорбции, но не достигает некоторого
постоянного значения. Часто за процессом можно следить по из-
менению электропроводности. Адсорбция вызывает увеличение или
уменьшение электропроводности полупроводника в зависимости от
того, какой газ (акцепторный или донорный) адсорбируется и на
каком полупроводнике (электронном или дырочном).
Напрмер, кристаллы двуокиси олова изменяют свою прово-
димость в присутствии водорода, окиси углерода, метана,
бутана, пропана, паров бензина, ацетона, спирта. Нагре-
вание кристалла изменяет величину этого эффекта. Это
колличественное различие может быть зафиксировано чувс-
твительным прибором. Можно представить себе аппарат, в
котором изменение электрических свойств кристалла при
появлении в воздухе искомого вещества дает импульс сиг-
нальному устройству отградуированному определенным об-
разом в зависимости от назначения.
3.5. Диффузия.
Если состав газовой смеси или жидкости не однороден, то
тепловое движение молекул рано или поздно приводит к выравни-
ванию концентрации каждой компоненты во всем обьеме. Такой
