Sức căng bề mặt và hấp phụ trong hệ thống khí

Sức căng bề mặt hấp phụ hệ thống khí lỏng áp suất vừa phải Sinh viên thực hiện: Nguyễn Anh Sơn Nội dung 01 Tổng quan 02 Thực Nghiệm 03 Kết thảo luận Tổng quan - Kundt Hough nghiên cứu ảnh hưởng khí gây áp lực lên sức căng bề mặt chất lỏng cho thấy phụ thuộc mạnh vào khả ngưng tụ khí Ví dụ: 0 Sức căng bề mặt nước n-hexane giảm xuống với lượng lớn hydro (b.p - 253 ), nitơ (b.p - 196 ), O 0 metan (b.p - 161 ), etane (b.p - 89 ), carbon dioxide (b.p - 78 ) - Với hệ khí – lỏng sức căng bề mặt suất áp suất thấp, áp suất cụ thể giảm xuống gần giống hệ lỏng – lỏng phụ thuộc sức căng bề mặt áp suất hệ thống lỏng khí tiêu biểu Nội dung đề tài ảnh hưởng tính chất lỏng lên giảm sức căng bề mặt quan sát với loại khí định - Sự giảm sức căng bề mặt lỏng khí áp suất quy cho chất lượng hấp thụ khí bề mặt chất lỏng Rice thảo luận mối quan hệ nhiệt động lực học giảm căng bề mặt nồng độ bề mặt chất hấp phụ khí, dựa đạo hàm phương trình Gibbs Chúng tơi lựa chọn theo phương pháp điều trị Guggenheim, điều chỉnh mối quan hệ hệ thống lỏng lỏng với hệ thống khí - lỏng Thực nghiệm - Được thực phương pháp mao dẫn - Phương pháp thực hiện: + Bơm áp lực bao quanh bể khơng khí trì nhiệt độ t = 30 ± 0.1 o + Chiều cao đo cathetometer xác đến ± 0.001 cm + Các đọc lấy áp suất tăng dần theo khoảng thời gian khoảng 100 p.s.i - Cột chất lỏng mao mạch tế bào bị dao động 1-2 cm theo hai hướng trước đo, để đảm bảo đạt cân điểm - Thí nghiệm thực lặp lại cho hệ thống nghiên cứu; chiều cao đọc áp suất tương ứng cho thấy độ lệch trung bình chạy = ± 0.003cm Sức căng bề mặt tính tốn từ mối quan hệ: đó: y độ căng bề mặt, r bán kính mao mạch, g gia tốc trọng trường, h gia tăng mao mạch, p1 mật độ pha lỏng, ps mật độ pha khí Bán kính (giá trị trung bình = 0.02410 cm) xác định ± 0.1% 0.2cm - Các khoảng chạy dọc theo mao mạch từ phép đo tăng lên mao dẫn áp suất khí áp suất nước benzen chất định chuẩn chất lỏng - Đối với hệ thống nước Nitơ Argon, mật độ pha lỏng coi nước tinh khiết với áp suất Mật độ khí tính tốn từ phương trình BeattieBridgman - Nitơ Argon sử dụng làm khí gây áp suất 99,9 mol tinh khiết Các dung mơi hữu có độ tinh khiết 99,6% mol tốt Nước cất phòng thí nghiệm sử dụng mà khơng cần tinh chế thêm Tất dung mơi khử khí trước sử dụng cách hồi lưu - Sức căng bề mặt đo 30,0 áp suất khí (71,18, 17,45, 20,72, 21,81 dynes / cm nước, n-hexane, n-octane methanol) tương ứng với giá trị lý thuyết vòng 0,2 dyne / cm 3 Kết Dữ liệu độ căng bề mặt thu 30.0 sáu hệ thống nghiên cứu thể phương trình bậc hai đó: ϒ dynes / cm, p atm, ϒ o = Sức căng bề mặt áp suất khí p o - Độ lệch trung bình sức căng bề mặt xác định thực nghiệm từ giá trị dự đoán phương trình ± 0.04 dyne / cm Độ xác phép đo biểu thị khả lặp lại liệu thu từ lần chạy hệ thống: - Độ dốc đường ϒ ϒo giảm với áp suất gia tăng; độ lệch từ mối quan hệ tuyến tính đặc biệt đáng ý áp lực cao - Sự giảm căng bề mặt áp suất khí cụ thể phần lớn dung môi hydrocarbon so với nước Đường cong cho hệ thống argon-methanol nằm argon-nước argon-n-hexane, tiếp cận gần với áp suất cao - Nitơ Argon gần 100 lần hòa tan dung mơi n-hexane n-octane nước; độ tan argon methanol trung gian dung môi không cực nước Kết luận: Sự phụ thuộc định tính giảm sức căng bề mặt độ hòa tan khơng đáng ngạc nhiên quan sát mối quan hệ trực tiếp giảm độ căng bề mặt hấp phụ; người ta mong đợi mức độ hấp phụ khí bề mặt chất lỏng để song song với mức độ hòa tan pha lỏng Tài liệu tham khảo [1] W L Masterton, J Bianchi, E.J Slowinski, JR, SURFACE TENSION AND ADSORPTION IN GAS-LIQUID SYSTEMS AT MODERATE PRESSURES, University of Connecticut, Stows, Connecticut, August 21, 1962 ... sức căng bề mặt quan sát với loại khí định - Sự giảm sức căng bề mặt lỏng khí áp suất quy cho chất lượng hấp thụ khí bề mặt chất lỏng Rice thảo luận mối quan hệ nhiệt động lực học giảm căng bề. .. dioxide (b.p - 78 ) - Với hệ khí – lỏng sức căng bề mặt suất áp suất thấp, áp suất cụ thể giảm xuống gần giống hệ lỏng – lỏng phụ thuộc sức căng bề mặt áp suất hệ thống lỏng khí tiêu biểu Nội dung... luận: Sự phụ thuộc định tính giảm sức căng bề mặt độ hòa tan khơng đáng ngạc nhiên quan sát mối quan hệ trực tiếp giảm độ căng bề mặt hấp phụ; người ta mong đợi mức độ hấp phụ khí bề mặt chất