Свободная энергия поверхности.

Молекулы поверхностного слоя тел испытывают неодинаковое притяжение со сто­роны внутренних слоев вещества и со стороны граничащей с ним среды (Рис. 9). Поверхностные слои обладают избытком энергии. Удельная свободная энергия по­верхности (энергия поверхности на единицу площади) численно равна работе, необхо­димой для создания одной единицы поверхности. Все молекулы взаимодействуют друг с другом. Свободная энергия поверхности играет определяющую роль в формировании поверхностного натяжения на границе различных фаз.

Неустойчивость аэрозолей.

Как следствие избытка положительной свободной энергии поверхности наблюдается агрегативная неустойчивость. Согласно законам термодинамики, всякая система частиц стремится перейти в состояние, которое характеризуется минимальной энергией. Этим объясняется способность аэрозолей коагулировать с образованием агрегатов (комплексов взаимо­связанных частиц), при этом частицы слипаются и их суммарная поверхность умень­шается с соответствующим уменьшением свободной энергии системы (рис.10).

Рис.10. Образование агрегатов

Расстояние между частицами минимально и они слипаются, уменьшается поверх­ность, следовательно, уменьшается свободная энергия. Сила свободной энергии по­верхностей направлена на уменьшение самой поверхности.

III. Смачиваемость твердых аэрозольных частиц

Механизм смачивания обусловлен явлением поверхностного натяжения. На границе любого тела симметрия в распределении молекулярных сил на­рушается. Это приводит к образованию свободной энергии и возникновению равнодействующей молекулярных сил, направленных внутрь тела. Она втягивает молекулы, расположенные у поверхности тела, внутрь его и таким образом уменьшает поверхность до минимума. Например, при отсутствии внешних сил жидкость всегда стремится при­нять форму шара с минимальной площадью поверхности и минимальной поверхност­ной энергией системы. Поверхность жидкости подобна мягкой пленке, она действует на тела с определенной силой. Сила, обуславливающая сокращение поверхности жидкости, называ­ется поверхностным натяжением. Она проявляется на межфазных поверхностях, на­правлена тангенциально к поверхности жидкости (по касательной) и определяется как отношение усилий, с которыми поверхностная пленка действует на ограничивающие ее контур к его длине. Численно поверхностное натяжение равно энергии или работе, необходимой для дробления жидкости.