分离压

分离压是薄液膜中由于分子作用力产生的额外的压力。分离压的物理定义为是单位面积吉布斯能关于距离的导数。

分离压的概念最早由Derjaguin引入。在薄膜蒸发中,分离压的概念得到广泛应用。

定义
分离压可表示为:

:\Pi_D = - {1 \over A} \left( \frac{\partial G}{\partial x} \right)_{T,V, A}

  • Πd - 分离压, N/m2
  • A - 界面面积, m2
  • G - 吉布斯能, J
  • x - 具体, m
  • T, V and A 表示在求导中,温度,体积和界面面积保持常数.

经典理论(Hamaker theory)可以用来计算薄液膜在平滑表面的分离压,
:\Pi_D = - {{ A_H }\over {6 \pi \delta_0^3}}

where:

  • AH - Hamaker常数 J
  • δ0 - 薄液膜厚度, m

对于非平滑表面,分离压会受到固体表面, ζS , 和液体表面, ζL 的影响。
:{\Pi_D (x,{{\zeta}_{\text{L}}(x)})}= \int d^2 \rho {\int_{\zeta_\text{L} (x) - \zeta_\text{S} (x+\rho)}^{+\infty}} dz \omega(\rho,z)

where:

  • ω(ρ,z) - 固液相互作用势能, J/m6

液体表现形状可以用能量最小原理求出。
: {\delta W_{\text{total}}} = {{\partial W_{\text{total}}} \over {\partial {\zeta_\text{L}}}} \delta \zeta_\text{L} + {{\partial W_{\text{total}}} \over {\partial \zeta_\text{L}^'}} \delta \zeta_\text{L}^'= 0

where:

  • Wtotal - , 系统总能,包括表面能和固液相互作用势能, J/m2
  • ζL - 液体表面形状, m
  • ζ*L - 液体表面斜率, 1

相关
*表面张力

参考文献

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