Гаркунов Д.Н. Триботехника. Износ и безызносность. Страница 95
У кристалла, помещенного в жидкость или окруженного каким-либо твердым, телом, поверхностные атомы должны в некоторой степени перестроиться, так как атомы или молекулы внешней среды будут взаимодействовать с поверхностным слоем кристалла и уменьшать энергию связи поверхностных атомов. Если кристалл находится в воздухе или другом газе, то силами притяжения молекул газа к твердому телу пренебрегают. Это справедливо как для кристаллических, так и для аморфных тел [7].
Поверхностные атомы вследствие свободных связей обладают большей энергией, нежели атомы внутри твердого тела. Избыток энергии, отнесенный к единице поверхности, называют удельной поверхностной энергией или просто поверхностной энергией. Полная энергия кристалла состоит из внутренней и поверхностной энергии. Последняя пропорциональна поверхности раздела фаз, поэтому особенно возрастает при диспергировании твердых тел. Она во многом определяет свойства высокодисперсных систем — коллоидов.
При соприкосновении двух тел поверхностная энергия исчезает и может выделиться в виде теплоты или затратиться на подстройку в кристаллической решетке одного кристалла к другому. Если поверхностную энергию данного кристалла обозначить Uaj а работу разрушения на создание новой поверхности 2S—Us, то Us = 2SU, следовательно, Un = UJ2S.
Изобразим контакт S между фазами 1 и 2 (рис. 2.1). При энергии Ux и U2 энергия всей системы U== Ux + U2 + UnS. Тогда
где U — сгущение энергии в поверхностном слое есть результат преимущественного действия более активной фазы [7].
Заметим, что разные грани кристаллов имеют разные Un.
1.1. Адсорбция и хемосорбция
В результате взаимодействия ненасыщенных силовых полей твердого тела с силовыми полями молекул газа, движущихся к твердой поверхности, или взаимодействия жидкости, соприкасающейся с твердым телом, поверхность последнего покрывается пленкой веществ, содержащихся в окружающей среде: газов, паров воды, обычно находящихся в воздухе, и паров других жидкостей, а также веществ, растворенных в жидкостях и соприкасающихся с поверхностью твердого тела. Явление образования на поверхности последнего тончайших пленок газов, паров или растворенных веществ либо поглощение этих веществ поверхностью тела называют адсорбцией.
