Határfelületi jelenségek



Hasonló dokumentumok
Szorpció, töltési idı, felületek állagvédelmi ellenırzése

7. VIZES OLDATOK VISZKOZITÁSÁNAK MÉRÉSE OSTWALD-FENSKE-FÉLE VISZKOZIMÉTERREL

EGÉSZTESTSZÁMLÁLÁS. Mérésleírás Nukleáris környezetvédelem gyakorlat környezetmérnök hallgatók számára

2. A hőmérő kalibrálása. Előkészítő előadás

Eötvös József Főiskola Műszaki Fakultás

Felületi feszültség és viszkozitás mérése. I. Felületi feszültség mérése. Felületi feszültség mérés és viszkozimetria 2. Fizikai kémia gyakorlat 1

biodízel üzemének egységes határérték HATÁROZAT

Miért is fontos a levegő minősége?

1. Termodinamika Az ideális gázok állapotváltozásai

b) Adjunk meg 1-1 olyan ellenálláspárt, amely párhuzamos ill. soros kapcsolásnál minden szempontból helyettesíti az eredeti kapcsolást!

MÁSODIK TÍPUSÚ TALÁLKOZÁS A MÁTRÁBAN CLOSE ENCOUNTERS OF THE SECOND KIND IN MÁTRA HILL

feladatmegoldok rovata

SZESZMÉRŐ KÉSZÜLÉKEK

A tűzoltás módjai. A nem tökéletes égéskor keletkező mérgező anyagok

ozmózis osmosis Egy rendszer termodinamikailag stabilis, ha képződése szabadentalpia csökkenéssel jár, állandó nyomáson és hőmérsékleten.

Testületi ülés online tesztközvetítés

Felületi jelenségek. Gáz folyadék határfelület. γ V 2/3 = k E (T kr -T) Általános és szervetlen kémia 8. hét. Elızı héten elsajátítottuk, hogy

Tájékoztató. Használható segédeszköz: számológép, rajzeszközök

1. forduló. 1) Olvasd el az alábbi cikket, majd old meg a hozzá tartozó keresztrejtvényt! (10 p)

Energiafelhasználás. Ház energiagazdálkodása

Írta: Kovács Csaba december 11. csütörtök, 20:51 - Módosítás: február 14. vasárnap, 15:44

2009/2010. tanév Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny döntő forduló. FIZIKA II. kategória. Héron kútja

g) 42 kg sót 2400 kg vízben oldottunk. Mennyi az oldatok tömegszázalékos összetétele?

Gáztörvények. Alapfeladatok

A hıtermelı berendezések hatásfoka és fejlesztésének szempontjai. Hőtés és hıtermelés október 31.

Szent István Egyetem MEZŐGAZDASÁGI ANYAGOK SZÁRÍTÁSI FOLYAMATÁNAK ELEMZÉSE VÁLTOZÓ RÉTEGVASTAGSÁG ESETÉN. Doktori (Ph.D.) értekezés.

- 2 db Erlenmeyer-lombik - 2 db mérőhenger - 2 db tölcsér - labormérleg - szűrőpapír

BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI KAR Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék VARJU EVELIN

Az előző részek tartalmából

Innovációs Környezetvédelmi Verseny EKO A célkitűzés, a megoldandó probléma A foszfátok átalakítása foszforpentoxyd-á mikrobiológiai eljárással.

Laboratóriumi technikus laboratóriumi technikus Drog és toxikológiai

Pontszerű test, pontrendszer és merev test egyensúlya és mozgása (Vázlat)

Tárgy: Mell.: HATÁROZAT

A belső felületek állagvédelmi ellenőrzése A lehetséges állagkárosodások: felületi kondenzáció, ha a felülettel érintkező, azzal azonos hőmérsékletű

MEDIUS Első Győri Közvélemény- és Piackutató Iroda Győr, Damjanich u. 15. (Alapítva 1991)

O k t a t á si Hivatal

Különböző fényforrások (UV,VIS, IR) működési alapjai, legújabb fejlesztések

Tulajdonjogi intézmények. A közpolitika mozgatórugói. Finanszírozási szerződés. Közpolitika és vállalatfinanszírozás

Kazánkiválasztás. 1. számú fólia hó. Buderus Akadémia 2011: Kazánházak: Kazánkiválasztás. Buderus F téstechnika Kft. Minden jog fenntartva!

Gázhalmazállapot. Relatív sűrűség: A anyag B anyagra vonatkoztatott relatív sűrűsége: ρ rel = ρ A / ρ B = M A /M B (ρ: sűrűség, M: moláris tömeg)

4. sz. Füzet. A hibafa számszerű kiértékelése 2002.

ÖNTÖZÉSI ISMERETEK. A növények fejlıdésükhöz elsı sorba. fényt, hıt, levegıt, tápanyagot és vizet igényelnek.

Dr. Tóth Árpád. Az öntözés és a talaj kapcsolata február 23.

1 modul 2. lecke: Nikkel alapú szuperötvözetek

Kombi-alagút szellőzés

19. Az elektron fajlagos töltése

Számelméleti feladatok az általános iskolai versenyek tükrében dr. Pintér Ferenc, Nagykanizsa

Mikrobiális aktivitás mérése talajban CO 2 -termelés alapján


Légköri áramlások, meteorológiai alapok

GYŐR-MOSON-SOPRON MEGYEI KORMÁNYHIVATAL. Határozat

FOLYTONOS TESTEK. Folyadékok sztatikája. Térfogati erők, nyomás. Hidrosztatikai nyomás szeptember 19.

H A T Á R O Z A T. e g y s é g e s k ö r n y e z e t h a s z n á l a t i e n g e d é l y t

Fizika 12. osztály. 1. Az egyenletesen változó körmozgás kinematikai vizsgálata Helmholtz-féle tekercspár Franck-Hertz-kísérlet...

SZAKTANÁCSADÁSI FÜZETEK



Éves jelentés az energiafelhasználásról 2009.

HITELESÍTÉSI ELŐÍRÁS TARTÁLYOK

GÁZMINŐSÉGEK VIZSGÁLATA AZ EGYSÉGES EURÓPAI GÁZSZOLGÁLTATÁSI SZABVÁNY VONATKOZÁSÁBAN

1. A neutronvisszaszórási hatáskeresztmetszet

1. A VILLAMOSENERGIA-TERMELÉS ÉS ÁTVITEL JELENTŐSÉGE

Vízgyűrűs vákuumszivattyú (Vi)

A 2011/2012. tanévi FIZIKA Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny első fordulójának feladatai és megoldásai fizikából. I.

MŰSZAKI ISMERETEK. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

Bányaipari technikus T 1/6

SZENT ISTVÁN EGYETEM

MŰSZAKI INFORMATIKA SZAK

Energetikai gazdaságtan 1. gyakorlat Alapfogalmak

New Boracay ZE_IB&IM_DB A-00_HU.indd /12/4 13:38:14

1. TÉMA: A FIZIKA TANULÁSÁNAK FONTOSSÁGA ÉS AZ ÁLTALA SZERZETT TUDÁS HASZNOSSÁGA

Partnerséget építünk. Fenntartható vízhasználat

KÉMIA OLIMPIÁSZ. 45. évfolyam, 2008/2009 tanév

KOVÁCS ENDRe, PARIpÁS BÉLA, FIZIkA I.

Energetikai minőségtanúsítvány összesítő

EGYTENGELYŰ EREDŐ REOLÓGIA, ÉS RELAXÁCIÓ MINT

Greennovációs környezetvédelmi pályázat, a legjobb innovációs példák a gyakorlatban. Hartay Mihály a Greennovációs pályázat zsűrielnöke

Modern Fizika Labor. Fizika BSc. Értékelés: A mérés dátuma: A mérés száma és címe: 1. mérés: Hımérsékleti sugárzás április 15.

DÍSZNÖVÉNYEK ÖNTÖZÉSE KONDICIONÁLT FELÜLETEK ALATT IRRIGATION OF ORNAMENTAL PLANTS IN GREENHOUSE

1. táblázat. Szórt bevonatokhoz használható fémek és kerámiaanyagok jellemzői

SZÉCSÉNYI KISTÉRSÉGBEN TERVEZETT SZOCIÁLIS SZÖVETKEZET LÉTREHOZÁSA

A villamos energiára vonatkozó uniós GPP-követelmények

Hasadási és korróziós termékek adszorpciója atomerımővek primerköri szerkezeti anyagain

ÉLELMISZER-IPARI ALAPISMERETEK

B I ZTONSÁGI ADATLAP

A nyomás mérés alapvető eszközei. Mérésadatgyűjtés, jelfeldolgozás 2. előadás

AZ ELEKTROKÉMIA VÁLOGATOTT ALKALMAZÁSI TERÜLETEI

TARTÁLYKOCSIRA SZERELT AUTOMATIKUS ÜZEMŰ SZINTMÉRŐ- RENDSZEREK

Korszerű szénerőművek a jövőben

Kutatói pályára felkészítı akadémiai ismeretek modul

A könnyűhabbal oltó berendezések fő jellemzői

Paksi Atomerőmű üzemidő hosszabbítása. Meghatározások

24. 2 Módosította a 15/2011. (VI. 29.) önkormányzati rendelet 1. (1) bekezdése. Hatálybalépés időpontja: 2011.

Megújuló energiaforrások alkalmazása és környezetvédelmi szerepük egy földház tervezése és építése során

2D pontkód szerkezete az Általános Nyomtatványkitöltő programban 1.3

EMELT SZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA

5. Trigonometria. 2 cos 40 cos 20 sin 20. BC kifejezés pontos értéke?

- az egyik kiemelked fontosságú állapotjelz a TD-ban

p cs H : szivattyú emelő magassága p garv : gravitációból keletkező nyomás p grav

Fejér Megyei Kormányhivatal

Átírás:

Határfelületi jelenségek Fizikai kémia előadások 7. Turányi Tamás ELTE Kémiai Intézet Felületi feszültség Egy folyadékrészecske akkor van a legalacsonyabb energiaállapotban, ha minden oldalról másik részecske veszi körül. A felülethez közeli részecskéknek többlet energiája van felületi energia A folyadékok felületének megnöveléséhez munkát kell végznünk ezzel a felületi energiát növeljük A felületi energia E megváltozása arányos az újonnan létrehozott A felülettel: E = γ A DEF a γ arányossági tényező neve felületi feszültség. Mértékegysége: J/m 2 illetve N/m 2 1

A felületi feszültség függ a két érintkező anyag minőségétől és a hőmérséklettől. Felületi feszültség 2. A folyadékok felszínének egyensúlyban a lehető legkisebb értéknek kell lennie: Súlytalanságban minden folyadék gömb alakot vesz fel. 3 vízcsepp az ISS űrállomáson Görbült felület gőznyomása domború felület: egy molekulának átlagosan kevesebb szomszédja van, mint a sík felületen kevésbé fogják a szomszédok, a hőmozgás hatására könnyebben elszáll A telített gőznyomás értéke függ a folyadékfelszín görbültségétől: a felülről nézve domború ( ) felszínhez nagyobb gőznyomás tartozik, mint a sík felülethez, a felülről nézve homorú ( ) esetben pedig fordítva. görbült felület p gőznyomása (Kelvin-egyenlet): ln p p * V m = ± 2γ R T r p* sík felület telített gőznyomása γ folyadék gőz határfelületi feszültség V m folyadék moláris térfogata r folyadékfelszín görbületi sugara + előjel: felülről nézve domború felszín ( ) - előjel: felülről nézve homorú ( ) felszín 4 2

Görbült felület gőznyomása furcsa következmények Zárt rendszerben két nem érintkező csepp közül a kisebbik rápárolog a nagyobbikra. Félig töltött palack falán maradt vízcseppek egy idő után beledesztillálnak a folyadék fő tömegébe. A szivacs azért szárad ki nehezen, mert kapillárisaiban a folyadékfelszín felülről homorú, a kisebb telített gőznyomás miatt az odajutó gőz lecsapódik. 5 Esőcseppek képződése Ha a levegő túltelítetté válik (a sík folyadékfelszínhez képest), kis vízcseppek képződnek, de ezek azonnal elpárolognak, mert nagyon görbültek (nagy a gőznyomásuk). Esőcseppek képződése: a levegőben levő porszemekre ( kondenzációs mag ) víz adszorbeálódik. Erre a vízrétegre újabb vízréteg adszorbálódik. A keletkező kis görbületű részecskére már le tud csapódni a víz. Esőcsinálás: egy kudarc Project Cirrus (1946-1952) Langmuir (kémiai Nobel-díj, 1932) és munkatársai esőfelhőkbe repülőgépről ezüstjodid kristályokat juttattak, ezzel esőt váltottak ki. - sokan beperelték őket vízkár miatt - a kísérleteket a sikerorientált USA hadsereg vette át: csak akkor szálltak fel a repülők, amikor az előrejelzés nagy esőt jósolt. Langmuir, az esőcsináló Time magazin címlapja 1950, augusztus 28. Esőcsinálás sikerrel Pekingi Olimpia, 2008 1110 rakétával ezüstjodid kristályokat juttattak a Peking felé közeledő esőfelhőkbe. 6 Az eső Pekingtől messze esett, nem az Olimpia nyitóünnepségén. 3

Jégeső Jégeső képződése, ha sok kondenzációs mag van: A sok kicsi porszemre mind ráfagy a víz, mindegyik elkezd nőni. Egymás elől el vonják a vízgőzt, sok mákszem nagyságú jégszemcse. A földre már csak esőcseppek hullanak. Jégeső képződése, ha kevés kondenzációs mag van: A néhány porszem elkezd növekedni, minden vízgőzt ezek gyűjtenek be. Teniszlabda nagyságú jégdarabok, nagy mezőgazdasági kár. Jégeső-elhárítás 3 magyar megyében 1991 141 faluban van kis égetőberendezés. Az elégetett anyag 8 g/dm 3 töménységű ezüstjodid aceton oldat. Ezt egy fúvóka porlasztja az égetőkéménybe. A füstgáz lehülésekor AgI kristályok alakulnak ki: 1 g AgI 10 15 kristályszemcse. fogyasztás: 0,8-1,0 liter oldat/óra. évi 8 milliárd forint kármegtakarítás 1 Ft védekezési költség 30 Ft elhárított kár 7 A kapillárisemelkedés magassága (a Kelvin egyenletből levezethető) 2γ h = ± rρg Kapillárisemelkedés + kapillárisemelkedés ( ) + kapillárissüllyedés ( ) γ folyadék gőz határfelületi feszültség [J m -2 ] r folyadékfelszín görbületi sugara [m] ρ folyadék sűrűsége [kg m -3 ] g nehézségi gyorsulás [9,81 m s -2 ] Ha a folyadék felszíne homorú ( ) nedvesíti a falat (pl. víz üvegfalon) a folyadékszint megemelkedik a kapillárisban Ha a folyadék felszíne domború ( ) nem nedvesíti a falat (pl. higany üvegfalon) a folyadékszint lesüllyed a kapillárisban 8 4

Felületi feszültség hőmérsékletfüggése Eötvös törvény: a folyadékok felületi feszültségének hőmérsékletfüggése 2/ γv 3 = k ( T T ) m E k γ a felületi feszültség V 2/3 m a "mólfelület" k E az Eötvös-állandó, sok folyadékra azonos: k = 2,1 x 10 7 [J K 1 mol 2/3 ] T k ' majdnem a kritikus hőmérséklet (4 6 K-el eltérhet) víznél T k = 647 K (374 C) Eötvös Loránd (1848 1919) magyar fizikus 9 Adszorpció DEF adszorpció: az egyik fázis mozgékony részecskéi a vele érintkező másik fázis felületi rétegében (a határfelületen) megkötődnek DEF abszorpció: az egyik fázis mozgékony részecskéi a vele érintkező másik fázis belsejében kötődnek meg pl. H 2 palládiumban, fény abszorpció DEF fiziszorpció: a részecskék a gyenge másodlagos kötőerők hatására kötődnek meg a határfelületen, kémiai szerkezetük lényegében nem változik meg. Pl. aceton adszorpciója orvosi szénen DEF kemiszorpció: a kémiai változással járó adszorpció, ennek során a megkötődő részecskék kémiai kötést alakítanak ki a felülettel, s akár disszociálhatnak is. Pl. CO megkötődése Pt felületen DEF aktív hely: olyan hely az adszorbeáló felületen, amihez adszorbeálódó részecske tud kötődni 10 5

Langmuir-izoterma DEF θ relatív borítottság: az elfoglalt aktív helyek számának (N f ) és az aktív helyek teljes számának (N) hányadosa θ = N f / N DEF adszorpciós izoterma: állandó hőmérsékleten θ mint az adszorbeált anyag p parciális gáznyomásának függvénye nincs köze a gázok izotermái görbékhez Langmuir-izoterma: a legegyszerűbb típusú adszorpciós izoterma Akkor lép fel, ha egyrétegű borítottság van a felület minden aktív helye egyenértékű az adszorpciós képessége nem változik a környezet borítottságával Irving Langmuir [ˈlæŋmjʊr] (1881 1957) USA vegyész és fizikus Nobel-díj, 1932 11 Langmuir-izoterma 2. adszorpció sebessége arányos a még rendelkezésre álló aktív helyek (1 - θ)n számával és a megkötődő gáz nyomásával: v a = d θ/ dt = k a (1 - θ)n p deszorpció sebessége a már megkötődött részecskék θn számától függ: v d = dθ / dt = k d θ N Egyensúlyban v a = v d Langmuir-izoterma egyenlete: θ = Kp k ; K = 1 + Kp k a d θ K az adszorpció egyensúlyi állandója ha p=0 akkor θ = 0 ; a nyomás növelésével közelítünk a θ = 1 teljes borítottsághoz, amikor minden aktív hely foglalttá válik p 12 6

Brunauer-Emmett-Teller izoterma BET-izoterma A megkötődött részecskék rétegének szintén van adszorpciós kapacitása: az adszorpció több rétegben folytatódik. Teller, Emmett és Brunauer ( 1960) Edward Teller (Teller Ede) (1908 2003) magyar-usa fizikus Paul Hugh Emmett (1900 1985) USA vegyészmérnök Stephen Brunauer (Brunauer István) (1903 1986) magyar-usa fizikus és vegyész 13 Internetes források NEFELA Dél-magyarországi Jégesőelhárítási Egyesülés http://www.nefela.hu/ Irving Langmuir and Project Cirrus http://aviationtrivia.blogspot.hu/2010/08/irving-langmuir-and-project-cirrus.html How Beijing used rockets to keep opening ceremony dry http://www.independent.co.uk/sport/olympics/ how-beijing-used-rockets-to-keep-opening-ceremony-dry-890294.html Stephen Brunauer http://it.wikipedia.org/wiki/stephen_brunauer 7

Határfelületi jelenségek téma VÉGE 15 8