Sumqayit döVLƏt universiteti faküLTƏ

Səthi gərilmə. Səthi gərilməyə təsir edən faktorlar
Fazaların bölgü səthinin, başqa sözlə, təmasda olan fazalar arasındakı səth təbəqələrinin xüsusiyyətləri ilə əlaqədar olan hadisələr toplusuna səth ha­disələri deyilir.

Bir fazanın qurtardığı və digər fazanın başladığı fazalararası sahə səthi tə­bəqə adlanır. Ona görə də səthi təbəqələri təsvir etdikdə qonşu həcmi fa­za­ların xassələrinə istinad etmək olar. Lakin fazanın həcmindəki və səthi tə­bə­qədəki maddə molekullarının halı eyni deyildir. Əsas fərq ondan iba­rət­dir ki, kondensləşmiş sistemlərin səthi təbəqədəki molekulları həcmi faza­da­kı molekullarla müqayisədə izafi səth enerjisinə malikdir. Səth ener­ji­si­nin mövcudluğu səthi təbəqədəki molekulların molekullararası qarşılıqlı ca­zi­bə qüvvələrinin qonşu fazalarla tam kompensə olunmaması ilə əla­qə­dar­dır.

İki fazalı maye – hava sistemində mayenin daxilində (A) və səthində (B) yerləşən molekullara molekulyar qüvvələrin təsirini nəzərdən keçirək (şə­kil 2.1).

Mayenin həcmindəki A molekulu ilə onu əhatə edən qonşu mo­le­kul­la­rın qarşılıqlı təsir qüvvələri bir-birini tarazlaşdırır və əvəzləyici qüvvə sıfra bə­­rabər olur. Fazalararası səthdə yerləşən B molekuluna həm maye, həm də qaz molekulları təsir edir. Lakin B molekulunun qaz fazasında yerləşən mo­le­­­kullarla cazibə qüvvəsi, onun maye fazadakı molekullarla cazibə qüv­və­si­nə nisbətən xeyli zəif olduğundan əvəz­lə­yi­ci qüvvə sıfırdan fərqli olur. Əvəzləyici qüv­­­və mayenin səthinə perpendikulyar olub, onun həcminə yönəlmiş olur. Məhz sət­­­hi təbəqədəki bütün molekullar belə kom­­­pensə olunmayan qüvvənin təsiri al­tın­da yerləşir. Bu qüvvəni çox vaxt daxili təz­yiq adlandırırlar.

Mayelərin (xüsusən də polyar mayelərin) daxili təzyiqinin qiyməti çox bö­­yük olur. Məsələn, suyun daxili təzyiqi 14800 atm., benzolun daxili təz­yi­qi isə 3800 atm-dir. Daxili təzyiqə bərabər olan cazibə qüvvələri səthdəki ma­ye molekullarını mayenin həcminə dartır, bununla da, bu qüvvələr səthin sa­həsini verilən şəraitdə minimuma qədər azaldır. Maye damcılarının kürə­şə­killi olması da bununla izah edilir.

Mayenin səthini artırmaq üçün daxili təzyiqə qarşı müəyyən mexaniki iş görmək lazımdır. Bu enerji səthdə toplaşan molekullarda cəmlənir və səth enerjisi adlanır.

İndi isə qapalı sistemdə səthi təbəqənin iki qonşu həcmi faza ilə ta­raz­lı­­ğını nəzərdən keçirək. I və II həcmi fazalar arasında səthinin sahəsi s olan qey­­ri-bircinsli təbəqə təsəvvür edək. I və II fazaların tamamilə bircinsli ol­du­ğu müstəviləri AA' və BB' ilə, fazaların fiziki ayrıcı səthini ss' ilə gös­tə­rək (şəkil 2.2). Səthi təbəqənin qeyri-bircinsliyini yaradan molekulyar qüv­və­­lərin fərqi səthdən uzaq­laş­­dıqca sürətlə azaldığından onun qalınlığı () çox kiçik olur. Ayırıcı səthin (ss') hər iki tərəfindən bu təbəqənin ' və " qalınlıqları elə se­çi­lir ki, onlardan kənarda I və II fazalar tamamilə bircinsli olur. Bircinsli qonşu faza­la­ra nisbətən səthi təbəqədə komponentlərin miqdarı dəyişdiyinə görə bu tə­bə­­qədə onların miqdarının qonşu həcmi fazaların və komponentlərin xas­sə­lə­rindən asılı olaraq ya müsbət, ya da mənfi artımı yaranır.

Ümumi entropiyanın, ümumi həcmin və ayrı-ayrı komponentlərin ümu­mi miqdarının sabit qiymətlərində hər hansı qapalı sistemin ümumi ta­raz­lıq şərti onun daxili enerjisinin minimum olmasıdır. Onda

(2.1)

şərti ödənməlidir, burada və - I və II həcmi fazaların daxili ener­ji­­lərinin dəyişmələri, isə səthi təbəqənin daxili enerjisinin də­yiş­mə­si­dir.

Qapalı sistemdə I və II fazalar üçün termodinamikanın fundamental tən­liyini yazaq:

(2.2)

(2.3)

burada, tutum (ekstensivlik) faktorları olan uyğun olaraq I və II fazaların entropiyası, həcmi və onları əmələ gə­tirən komponentlərin mol sayı; intensivlik faktorları olan isə bu fazaların temperaturu, təzyiqi və onları əmələ gə­tirən komponentlərin kimyəvi potensialıdır. Səth təbəqəsinin daxili ener­ji­sinin dəyişməsi ( ) bizə məlum deyil, ona görə də onu tapmaq la­zım­dır. İki mühüm halı nəzərdən keçirək.