Капиллярная конденсация

конденсация пара в капиллярах и микротрещинах пористых тел или в промежутках между тесно сближенными твёрдыми частицами. Необходимым условием К. к. является Смачивание жидкостью поверхности тела (частиц). К. к. начинается с адсорбции (См. Адсорбция) молекул пара поверхностью конденсации и образования менисков жидкости. При вогнутой форме менисков давление насыщенного пара над ними, согласно Кельвина уравнению (См. Кельвина уравнение), ниже, чем давление насыщенного пара p_o над плоской поверхностью. В результате К. к. происходит при более низких давлениях пара, чем давление насыщения p_o. Объём сконденсировавшейся в порах жидкости достигает предельной величины при внешнем давлении пара р = р_о. В этом случае поверхность раздела жидкость — газ имеет нулевую кривизну (плоскость, Катеноид), Сложная капиллярная структура пористого тела может служить причиной капиллярного гистерезиса — зависимости количества сконденсировавшейся в порах жидкости не только от давления пара, но и от предыстории процесса, т. е. от того, как было достигнуто данное состояние: в процессе конденсации или же в ходе испарения жидкости, К. к. увеличивает поглощение (сорбцию (См. Сорбция)) паров пористыми телами, в особенности вблизи точки насыщения паров. К. к. используется в промышленности для улавливания жидкостей тонкопористыми телами (сорбентами (См. Сорбенты)). Большую роль К. к. играет также в процессах сушки, удержания влаги почвами, строительными и др. пористыми материалами (см. Капиллярные явления).

Лит.: Курс физической химии, под ред. Я. И. Герасимова, 2 изд., т. 1, М., 1969.,

Н. В. Чураев.

КАПИЛЛЯРНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ - образование жидкости в капиллярах, порах, микротрещинах твердого тела (сорбента) при давлениях пара над ним, меньших давления насыщенного пара над плоской поверхностью (см. Кельвина уравнение).

capillary condensation

capillary condensation

КАПИЛЛЯРНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ

конденсация пара в капиллярах и микротрещинах пористых тел, а также в промежутках между тесно сближенными тв. ч-цами или телами. Необходимое условие К. к.— смачивание жидкостью поверхности тела (ч-ц). К. к. начинается с адсорбции молекул пара поверхностью конденсации и образования менисков жидкости. Т. к. имеет место смачивание, форма менисков в капиллярах вогнутая и давление насыщ. пара над ними р согласно Кельвина уравнению ниже, чем давление насыщ. пара р0 над плоской поверхностью. Таким образом, К. к. происходит при более низких, чем p0 давлениях. Объём жидкости, сконденсировавшейся в порах, достигает предельной величины при р=р0. В этом случае поверхность раздела жидкость — газ имеет нулевую кривизну (плоскость, катеноид).

Сложная капиллярная структура пористого тела может служить причиной капиллярного гистерезиса — зависимости кол-ва сконденсировавшейся в капиллярах жидкости не только от р, но и от предыстории процесса, т. е. от того, как было достигнуто данное состояние: в процессе конденсации или же в ходе испарения жидкости.

К. к. увеличивает поглощение (сорбцию) паров пористыми телами, в особенности вблизи точки насыщения паров. Процесс используется для улавливания жидкостей тонкопористыми телами (сорбентами) и играет большую роль в процессах сушки, удержания влаги почвами, строительными и др. пористыми материалами (см. КАПИЛЛЯРНЫЕ ЯВЛЕНИЯ).

сжижение пара в капиллярах, щелях или порах в твердых телах. Происходит при условии смачивания жидкостью поверхности конденсации и вследствие пониженного давления насыщенного пара рнад вогнутым мениском по сравнению с давлением насыщенного пара р _s над плоской поверхностью жидкости при той же т-ре Т. Кол-во удерживаемой капиллярными силами жидкости зависит от радиуса кривизны rпов-сти раздела жидкость - пар согласно ур-нию Кельвина (см. Капиллярные явления):

где s - поверхностное (межфазное) натяжение, - молярный объем жидкости, R - газовая постоянная. Предельное кол-во жидкости достигается при р = p_s, что отвечает плоской пов-сти раздела (заполнение всех пор жидкостью) или пов-сти катеноида. К. к. предшествует адсорбция пара на пов-сти конденсации. К. к. начинается при таком значении равновесного кол-ва адсорбировавшегося в-ва, при к-ром образуется мениск жидкости с радиусом кривизны r₀ более 2-3 диаметров молекулы. Согласно ур-нию Кельвина, при этом

s/ 0,2-0,3. В узких порах на величину r₀ влияет наличие адсорбц. пленок, расхождение а и с табличными значениями, а также искажение формы мениска полем поверхностных сил. Для микропор (r₀ [ 1 нм) ур-ние Кельвина неприменимо; поглощение пара микропорами аналогично р-рению газа конденсир. телами. Сложность конфигурации порового пространства м. б. причиной капиллярного гистерезиса, проявляющегося в том, что кол-во удерживаемой жидкости зависит не только от значения

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 ур-ния 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. пов-сти 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

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 пов-стям, разрушения пористых тел при замораживании сконденсир. жидкости в порах. Для уменьшения эффекта К. к. используют лиофобизацию пов-сти пористых тел. Лит.: Адамcон 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.

капилля́рная конденса́ция

образование жидкости в капиллярах, порах, микротрещинах твердого тела (сорбента) при давлениях насыщенного пара над ним, меньших давления насыщенного пара над плоской поверхностью (см. Кельвина уравнение).

* * *

КАПИЛЛЯ́РНАЯ КОНДЕНСА́ЦИЯ, образование жидкости в капиллярах, порах, микротрещинах твердого тела (сорбента) при давлениях пара над ним, меньших давления насыщенного пара над плоской поверхностью (см. Кельвина уравнение(см. КЕЛЬВИНА УРАВНЕНИЕ)).

capillary condensation

* * *

capillary condensation

condensazione capillare

сжижение пара в капиллярах, микротрещинах, порах тв. тела (сорбента). Происходит при условии смачивания жидкостью поверхности конденсации и вследствие пониженного давления насыщенного пара над вогнутым мениском по сравнению с давлением над плоской поверхностью (см. Кельвина уравнение). К. к. играет большую роль в удерживании влаги почвой и разл. пористыми материалами, в процессах сушки и др.