Словарь (стр. 30 )

П.-а. в. изменяют поверхностные св-ва в-в (см. Поверхностные явления) и применяются в качестве смачивате­лей (см. Смачивание), фтолационных реагентов, пенообразователей, диспергаторов — понизителей твёрдости, пластифицирующих добавок, модифи­каторов кристаллизации и др. ПОВЕРХНОСТНОЕ ДАВЛЕНИЕ (пло­ское давление, двумерное давление), сила, действующая на единицу длины границы раздела (барьера) чистой по­верхности жидкости и поверхности той же жидкости, покрытой адсорбц. сло­ем поверхностно-активного вещества. П. д. направлено в сторону поверх­ности чистой жидкости перпендику­лярно барьеру. Определяется разно­стью поверхностных натяжений чис­той жидкости и жидкости с адсорбц. мономолекулярным слоем.

ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ, термодинамич. характеристика по­верхности раздела 2 фаз (тел), опреде­ляемая работой обратимого изотермич. образования единицы площади этой поверхности. Измеряется в Дж/м2 или Н/м. В случае жидкой поверхности

551

раздела П. н. можно рассматривать также как силу, действующую на еди­ницу длины контура поверхности и стремящуюся сократить поверхность до минимума при заданных объемах фаз. П. н. на границе 2 конденсиро­ванных фаз обычно наз. межфазным натяжением. Работа образования но­вой поверхности затрачивается на преодоление сил межмолекулярного сцепления (когезии) при переходе мо­лекул в-ва из объёма тела в поверхностный слой. Равнодействующая меж­молекулярных сил в поверхностном слое не равна нулю (как в объёме тела) и направлена внутрь той фазы, в к-рой силы сцепления больше. Т. о.. П. н.— мера некомпенсированности межмолекулярных сил в поверх­ностном (межфазном) слое, или избыт­ка свободной энергии в поверхностном слое по сравнению со свободной энер­гией в объёмах фаз. Для подвижных жидкостей П. н.— величина, тождест­венно равная свободной поверхностной энергии.

н. жидкости при от­сутствии внеш. воздействий принима­ют форму шара (миним. поверхность и миним. значение свободной поверх­ностной анергии). П. н. не зависит от величины и формы поверхности, если объёмы фаз достаточно велики по сравнению с размерами молекул. При повышении темп-ры, а также под воз­действием поверхностно-активных ве­ществ оно уменьшается. Расплавы металлов имеют наибольшее среди жидкостей П. н. (у Pt при 2300 К П. н. равно 1820 дин/см, у Hg при комнатной темп-ре — 484 дин/см).

На легкоподвижных границах жид­кость — газ (пар) или жидкость — жидкость П. н. можно измерить, напр., по массе капли, отрывающейся от кон­ца вертикальной трубки (сталагмо­метра); по величине макс. давления, необходимого для продавливания в жидкость пузырька газа; по форме капли, лежащей на поверхности, и т. д. Эксперим. определение П. н. тв. тел затруднено тем, что их молекулы (ато­мы) лишены возможности свободно перемещаться. Исключение составляет пластическое течение металлов при температурах, близких к точке плавления. Вследствие анизотропии кристаллов П. н. на разных гранях кристалла различно. н. и свободной поверхностной энергии для тв. тел не тождественны. Дефекты кристаллич. решётки, гл. обр. дисло­кации, рёбра и вершины кристаллов, границы зёрен поликристаллич. тел, выходящие на поверхность, вносят свой вклад в свободную поверхностную энергию. П. н. тв. тел обычно опреде­ляют косвенно, исходя из межмолеку­лярных и межатомных взаимодейст­вий. Величиной и изменениями П. н. обусловлены мн. поверхностные явле­ния (см. также Капиллярные явления).

• А д а м Н. К., Физика и химия поверх­ностей, пер. с англ., М.—Л., 1947. См. также лит. при ст. Поверхностные явления.

ПОВЕРХНОСТНЫЕ АКУСТИЧЕСКИЕ ВОЛНЫ (ПАВ), упругие волны, распространяющиеся вдоль свободной поверхности тв. тела или вдоль гра­ницы тв. тела с др. средами и затухаю­щие при удалении от границ. ПАВ бывают двух типов: с вертикальной поляризацией, у к-рых вектор колебат. смещения ч-ц среды расположен в плоскости, перпендикулярной к гра­нице (вертикальная плоскость), и с го­ризонтальной поляризацией, у к-рых вектор смещения ч-ц среды параллелен границе и перпендикулярен направ­лению распространения волны.

Простейшими и наиболее часто встречающимися на практике ПАВ с вертикальной поляризацией явл.

Схематич. изображение поверхностных волн разл. типа. Сплошной штриховкой обозначены тв. среды, преры­вистой — жидкость; х — направление распространения волны; u, v и w — компоненты смещения ч-ц в данной среде; кривые изображают примерный ход изменения амплитуды смещений с удалением (ft границы раздела сред.

а — Рэлея волна на свободной границе тв. тела; б — затухающая волна типа рэлеевской на границе тв. тело — жидкость; наклон­ные линии в жидкой среде изображают волновые фронты отходящих волн, толщи­на линий пропорциональна амплитуде смещений; в — незатухающая поверхност­ная волна на границе тв. тело — жидкость; г —волна Стоунли на границе раздела двух тв. сред; 9 — волна Лява на границе тв. полупространство — тв. слой.

Рэлея волны, распространяющиеся вдоль границы тв. тела с вакуумом или достаточно разрежённой газовой средой (рис., а). Фазовая скорость волн Рэлея cR≈0,9ct, где ct— фазо­вая скорость плоской поперечной вол­ны. Если тв. тело граничит с жид­костью и скорость звука в жидкости cж<cR в тв. теле, то на границе воз­можно распространение затухающей волны рэлеевского типа (рис., б) с фа­зовой скоростью, на неск. % меньшей cR. Помимо затухающей ПАВ на границе жидкости и тв. тела всегда существует незатухающая ПАВ с вертикальной поляризацией, бегущая вдоль границы с фазовой скоростью, меньшей cж и скоростей продольных сl и поперечных ct волн в тв. теле (рис., в).

Вдоль границы двух тв. сред, плот­ности и модули упругости к-рых не сильно различаются, может распро­страняться ПАВ Стоунли, состоящая как бы из двух рэлеевских волн (по одной в каждой среде — рис., г). Фазовая скорость волн Стоунли мень­ше сl и ct в обеих граничных средах.

Кроме ПАВ рэлеевского типа, существуют волны с горизонтальной поляризацией (волны Лява), к-рые мо­гут распространяться на границе тв. полупространства с тв. слоем (рис., д).

Это волны чисто поперечные. Их фазо­вая скорость заключена в пределах между фазовыми скоростями попереч­ных волн в слое и полупространстве. Волны Лява распространяются с дис­персией; при малых толщинах слоя их фазовая скорость стремится к скорости сt в полупространстве.