Термины, связанные с цементом. Свободную поверхностную

Главная --> Справочник терминов

Свободную поверхностную Класс 200. Азотные атмосферы могут быть бедными или богатыми; производятся из экзогаза соответственно бедного или богатого при дальнейшей его обработке. Охлажденный газ класса 100 пропускают через абсорбционную колонку, содержащую 15%-ный водный раствор моноэтаноламина, который поглощает СО2. Азотные атмосферы должны иметь низкую температуру точки росы, поэтому необходимы их охлаждение и абсорбционная сушка. Раствор моноэтаноламина регенерируется при пропускании его через теплообменник, нагреваемый горячими газами. В нем растворенный СО2 улетучивается в атмосферу через свободную поверхность жидкости, которая после регенерации возвращается в поглотительную колонку.

— газы оказывают воздействие на свободную поверхность или на приповерхностные слои;

одновременно течет через зазор между валками и вдоль зазора к краям валков. Вынужденное течение приводит к возникновению градиентов давления в продольном (по ходу каландруемого материала) и поперечном направлениях. Экспериментальное исследование процесса каландрования ПВХ и ПС, проведенное Ункрюером [3], подтвердило наличие такого распределения давлений. Пространственное распределение давлений в зазоре между валками показано на рис. 16.3. В результате в зазоре между валками возникает сложное трехмерное течение, формирующее поток, свободную поверхность которого трудно определить заранее. Поперечное течение существует во всем зазоре. Соответствующий расход по мере уменьшения зазора уменьшается. Так, на участке малого зазора расход в направлении каландрования во много раз превышает расход в поперечном направлении.

Потенциальная энергия частиц в объеме (до разрыва связей) характеризуется межчастичным расстоянием х, а частиц, находящихся на свободной поверхности (после разрыва связей) — межчастичным расстоянием х'. Левый минимум потенциальной энергии (см. рис. VI. 18) соответствует равновесному положению частиц в объеме вдали от вершины трещины, а правый — равновесному положению частиц, вышедших после разрыва на свободную поверхность. Между двумя минимумами потенциальной энергии неизбежно должен существовать потенциальный барьер. Так как в ненагруженном образце энергия частиц на свободной поверхности больше, правый минимум выше левого и барьер U, равный энергии активации разрыва связей, больше барьера ?/' (энергии активации рекомбинации связей).

мума, а после разрыва вершина трещины в этом месте продвигается на расстояние, соответствующее межчастичному расстоянию. До максимума возможен квазистатический процесс растяжения связей, но после перехода через максимум происходит самопроизвольный процесс разрыва связей и сброс энергии, так как концевые атомы, вышедшие на свободную поверхность, быстро рассеивают при колебаниях избыточную энергию в виде неравновесных фононов. Этот процесс не связан с большими механическими потерями в объеме материала и является «поверхностным» эффектом.

Молекулы жидкости, подобно молекулам газа, находятся в постоянном движении и, сталкиваясь между собой, взаимно обмениваются энергией. Некоторые из молекул жидкости, обладающие особенно большой энергией, могут вырваться из жидкости за ее свободную поверхность, образуя газовую фазу данного вещества. Этот процесс, интенсивность которого увеличивается с возрастанием температуры, называется испарением. По мере возрастания числа молекул пара становится заметной тенденция обратного перехода части молекул в жидкость — процесс конденсации. Когда скорость парообразования сравняется со скоростью конденсации, т. е. когда число молекул, вылетающих из жидкости, станет равно числу молекул, оседающих на ее поверхности, установится состояние подвижного равновесия. Его характеризует, с одной стороны, температура, а с другой — соответствующее этой температуре давление насыщенного пара данного вещества, которое будет мерой концентрации его молекул в газовой фазе. Давление насыщенного пара не зависит ни от количества веществ, находящихся в отдельных фазах, ни от занимаемого ими объема. Оно является толька функцией температуры..

Поверхностное натяжение — это работа образования единицы новой поверхности, или, другими словами, сила, действующая на поверхности (касательная к ней) и стремящаяся сократить свободную поверхность тела до наименьших возможных размеров при заданном объеме.

насадки 16, имеющей большую свободную поверхность, где

энергией, могут вырваться из жидкости за ее свободную поверхность,

Струи вследствие энергетически невыгодного соотношения поверхности и объема термодинамически неустойчивы и стремятся принять форму капли или растечься по поверхности фильеры, чтобы уменьшить свободную поверхность. В том и в другом случае происходит нарушение равномерности струй или полный их обрыв [10]. На рис. 7.16 изображена зависимость поверхностной энергии цилиндра от отношения его длины к радиусу 1/R (кривая /). Здесь же показано изменение поверхностной энергии растекшейся по поверхности полусферической капли с равным объемом, у которой поверхностная энергия компенсирована адгезией к поверхности фильеры (кривая 2) и поверхностной энергии сферической капли (кривая 3). Можно видеть, что растекание вискозы по поверхности становится энергетически выгодным при отношении l/R = 2,25, тогда как распад на капли становится возможным при отношении l/R = 4,5. Поэтому в производственных условиях обрыв струй

объеме, вдали от трещины; правый — равновесному положению частиц, вышедших после разрыва на свободную поверхность. Так как в ненагруженном твердом теле потенциальная энергия частиц на свободной поверхности больше, то правый минимум выше левого (см. рис. 24) и барьер U, равный энергии активации разрыва связей, больше барьера U' — энергии активации восста-

Механические потери в полимерах, наблюдаемые в процессах деформации и разрушения, очень существенны для понимания разрушения. В эластомерах и пластмассах, например, механические потери при разрыве образца превышают свободную поверхностную энергию поверхностей разрыва на несколько порядков. Любой процесс разрушения твердых тел сопровождается механическими потерями, учитываемыми в конечном счете рассеянной теплотой Q [5; 6; 11.9; 11.11].

в которой вместо свободной поверхностной энергии а стоит энергия разрушения ао*, включающая свободную поверхностную энергию и «поверхностные» механические потери, отнесенные к единичной площади свободной поверхности. Широко распространено ошибочное мнение, что в формуле Ирвина, аналогичной формуле (11.6), под ао* следует понимать характеристическую энергию, включающую все виды механических потерь.

Учтем, что при 'О = сго скорость роста микротрещины бесконечно мала и потери первого и второго вида равны нулю. Поэтому упругая энергия химической связи при ее разрыве переходит в свободную поверхностную энергию и затрачивается на поверхностные потери третьего вида 6(?з. Таким образом, в основе определения безопасного напряжения при кинетическом подходе, как и при термодинамическом подходе, лежит баланс энергии при разрушении. Так как при разрыве химической связи полимерной цепи образуются две новые микроплощадки свободной поверхности площадью ЯЯЛ, то

Механический подход исходит из того, что в материале, прилегающем к вершине микротрещины при температуре выше Гхр, когда предел «текучести» (вынужденной высокоэластичности 0В) становится меньше перенапряжений в вершине микротрещины, происходят микропластические деформации, снижающие концентрацию напряжения. Часть работы разрушения твердого тела идет на микропластическую деформацию (механические потери первого вида). В связи с этим упругая энергия, идущая на разрушение твердого тела, возрастает. В этом подходе исходят из теории Гриффита и обобщают ее, вводя в формулу Гриффита вместо свободной поверхностной энергии а характеристическую энергию разрушения (или в дальнейшем — энергию разрушения) а*, которая включает и свободную поверхностную энергию, и механические потери. Под характеристической энергией разрушения а* понимается вся энергия, затрачиваемая на процесс разрушения при образовании единичной поверхности разрушения.

Как отмечает Берри, исследования прочности полимеров развиваются в двух направлениях. Первое относится к механике разрушения и к энергетическому подходу исходя из работ Гриффита и модели упругого твердого тела с микротрещиной, т. е. рассматриваются макроэффекты разрушения. Второе направление относится к физике (кинетике) разрушения и рассматривает молекулярно-атомные механизмы и микромеханику разрушения. На Западе предпочитают первый подход (Гриффита), в СССР — второй (Жур-кова). Рассмотрим вначале результаты первого подхода к эластомерам. В этих опытах исследования механики разрушения проводились на образцах эластомеров и резин с искусственными надрезами. Методика испытания образцов с надрезом получила название испытания на раздир, который широко изучался в работах Ривлина и Томаса [12.1], Томаса [12.2] и других исследователей [12.3; 12.4; 82]. В процессе испытаний на раздир определялась энергия разрушения, которая зависела от заданной скорости движения зажимов. Энергия раздира включает свободную энергию образования новых поверхностей и механические потери, причем механические потери столь велики, что превышают свободную поверхностную энергию на много порядков. Эластомер считается тем прочней, чем большие затраты работы внешних сил требуются на раздир.

Выделение тепла при адсорбции обусловлено тем, что адсорбируемое вещество уменьшает поверхностное натяжение а, следовательно и свободную поверхностную энергию AG

верхности частиц пигментов кремнийорганическими соединения-ми с активными функциональными группами [51, 56]. При этом иа поверхности образуется тонкий слой привитых соединений, уменьшающий удельную свободную поверхностную энергию. Ниже показано влияние концентрации [в % (масс.)] кремний-эрганнческих соединений в толуольном растворе, которым обрабатывали красный желсзооксидный пигмент, на авн (в МПа) эпоксидно-полиаминоамидных покрытий. Концентрация пигмеи-га составляла 10% (об.) [51]:

фхности частиц пигментов кремнийорганическими соединения-и с активными функциональными группами [51, 56]. При этом з поверхности образуется тонкий слой привитых соединений, леньшающий удельную свободную поверхностную энергию, иже показано влияние концентрации [в % (масс.)] кремний-панических соединений в толуольном растворе, которым об-збатывали красный желсзооксидный пигмент, на авн (в МПа) юксидно-полиаминоамидных покрытий. Концентрация пигмеи-1 составляла 10% (об.) [51]:

Из формулы (I. 9) следует, что в средах, снижающих свободную поверхностную энергию, прочность уменьшается. Это было подтверждено опытами Обреимова19. Пользуясь формулой Гриффита, Берденников20 по критическому напряжению ак определил свободную поверхностную энергию стекла в вакууме и в воде.

По данным различных авторов56, величина энергии разрушения Тх э при 20 °С для полиметилметакрилата примерно равна 5-Ю6 эрг/см2 и для полистирола 9-Ю5 эрг/см2, что превышает свободную поверхностную энергию почти на четыре порядка. Кроме того, Боргвардт53 при ударных, а Свенсен66 при медленных разрушениях полимеров обнаружили максимумы на кривых температурных зависимостей энергии разрушения. Эти максимумы связаны с механическими потерями, наблюдаемыми при переходе полимеров из стеклообразного в высокоэластическое состояние. Это подтверждается сдвигом тех и других максимумов в сторону высоких температур при увеличении скорости разрушения;

Проверка формулы Гриффита для силиконовых резин была недавно сделана А. Бикки и Берри14, которые по формуле (IX. 17), используя экспериментальные значения модуля Юлга Е и максимальной технической прочности ак, определяли свободную поверхностную энергию различных резин. При этом предполагалось, что резины имеют поверхностные микротрещины размерами с0^1СГ3 см. Это предположение подтверждается экспериментальными данными зависимости прочности от глубины надреза. Резина, не имеющая надрезов, характеризуется таким же значением прочности, которое получается при экстраполяции экспериментальной зависимости до длин надреза примерно 10~3 см. А. Бикки и Берри получили для наполненных резин ашш_— --105 эрг/см2, а для ненаполненных от 1-103до 6-Ю3 эрг1 см1* в соответствии с уменьшением густоты пространственной сетки. Между тем в действительности свободная поверхностная энергия резин имеет порядок 102 эрг /см2 и не должна существенно зависеть от числа поперечных связей, так как число разорванных цепей

Соответствующим растворителем Самопроизвольно поднимается Соответствуют значениям Сополимеры метилметакрилата Сополимеры тетрафторэтилена Сильнокислых растворах Сополимера метилметакрилата Сополимера винилацетата Сополимеризации акрилонитрила