Строительные материалы и изделия стр.3
Удельная поверхность портландцемента составляет 0,25... 0,35 м2/г, бентонитовой глины — около 200 м2/г.
Принято подразделять частицы на коллоидные (dcp - 10~9... Ю-6 м), способные участвовать в броуновском движении; тонкодисперсные (dcр = 10~6... 10~4 м), для которых сила тяжести не позволяет им участвовать в тепловом движении, но еще не превышает силы молекулярного притяжения частиц; грубодисперсные (dcp> Ю-4 м), контакты между которыми разрываются под действием силы тяжести.
Дисперсность является следствием многофазности. Однофазная система не может быть дисперсной. С уменьшением среднего размера частиц dcp (увеличением дисперсности фаз) увеличивается площадь межфазной поверхности и возрастает однородность системы с точки зрения ее физико-механических свойств. Когда dcp = 0 или D = межфазная поверхность исчезает и система становится однофазной (гомогенной).
Поверхностное натяжение. Поверхностное натяжение является мерой химической неоднородности фаз. Рассмотрим происхождение поверхностного натяжения на примере поверхности вода — воздух (рис. 1.1). Молекула воды А внутри объема жидкости испытывает притяжение со стороны окружающих ее молекул, одинаковое во всех направлениях. Равнодействующая этих сил равна нулю, и молекула движется беспорядочно, не имея преобладающего направления. Молекула В, находящаяся на поверхности, со стороны воды притягивается такими же силами, как и молекула в объеме, а со стороны воздуха силы притяжения значительно меньше. Равнодействующая сил R в этом случае не равна нулю и направлена вертикально вниз. Под действием силы R молекула стремится переместиться внутрь жидкости.
В результате в поверхностном слое возникает некоторое разряжение молекул, так что расстояния между ними увеличиваются, а силы взаимного притяжения возрастают на величину о, называемую поверхностным натяжением. Поверхностное натяжение ха-
Рис. 1.1. Схема, поясняющая природу поверхностного натяжения
Рис. 1.1. Схема, поясняющая природу поверхностного натяжения растеризуют силой (в ньютонах), которую нужно приложить, чтобы разорвать полосу поверхности шириной 1 м. Единица измерения о — Н/м.
Наличие некомпенсированных сил, действующих на молекулы в поверхностном слое, придает поверхности (жидкой или твердой) способность притягивать молекулы других фаз. Если притягиваются и накапливаются на поверхности определенные атомы или молекулы из соседней газовой фазы или жидкого раствора, то такое явление называется адсорбцией. Взаимное притяжение (сцепление) молекул двух фаз на границе их раздела называется адгезией, а притяжение молекул внутри одной фазы — когезией (см. подразд. 1.3).
Способность поверхности тела совершать работу означает, что она обладает определенной энергией G, которую называют свободной поверхностной энергией. В отличие от свободной связанную энергию можно передать только в форме теплоты, а согласно второму началу термодинамики теплоту нельзя превратить в работу непосредственно. Поверхность не обладает связанной энергией (это свойство объема), поэтому, говоря о поверхностной энергии, слово «свободная» можно опустить. Численно удельная (на 1 м2 площади) поверхностная энергия равна поверхностному натяжению а, но измеряется в Дж/м2. Такие единицы получаются из единиц измерения а путем умножения числителя и знаменателя на одну и ту же величину — 1 м, что не изменяет числового значения: 1 Н/м = 1 Нм/(мм) = 1 Дж/м2.