3.3.5. Эффект капилярного подъема (опускания) -возника-
ет из-за различия давлений над и под поверхностью жидкости в
капилярном канале.Связь между характером смачивания и капи-
лярным давлением оказывает большое влияние на возможность
проникновения жидкостей в поры и на их вытеснениеиз пор,что в
свою очередь играет важную роль в процессах пропитки,фильтра-
ции,сушки и т.д.

3.3.6. Открытие .109: У л ь т р а з в у к о в о й
к а п и л я р н ы й э ф ф е к т - увеличение скорости
и высоты подъема жидкости в капилярах при непосредственном
воздействии ультразвука в десятки раз. Этот эффект реализован
в А.С.315224 "Способ ультразвуковой пропитки пористых матери-
аловв" в А.он применен для резкого повышения эффективности
тепловой трубы,для чего в зоне конденсации тепловой трубы
прикрепили через акустический концентратор излучатель магни-
тострикционного типа, соединенный с генератором ультразвуко-
вой частоты. Ультразвук, воздействуя на пористый фитиль,спо-
собствует быстрейшему возврату конденсата в зону
испарения.При этом величина максимального удельного теплового
потока вырастает на порядок .

3.3.7. Т е р м о к а п и л я р н ы й э ф ф е к т - за-
висимость скорости растекания жидкости от неравномерности
нагрева жидкого слоя.Эффект объясняется тем,что поверхностное
натяжение жидкости уменьшается при повышении температуры. По-
этому приразличии температур в разных участках жидкого слоя
возникает движущая сила растекания,которая пропорциональна
градиену поверхностного натяжения жидкости.В результате воз-
никает поток жидкости в смачивающей пленке.Влияние неравно-
мерного нагрева различно для чистых жидкостей и растворов
(например,поверхностноактивных). У чистых жидкостей перетека-
ние происходит от холодной зоны к горячей. При испарении ПАВ,
уменьшающих поверхностное натяжение,жидкость начинает перете-
кать от горячей зоны к холодной. В общем случае движение жид-
кости определяется тем,что как изменяется поверхностное натя-
жение в зоне нагрева от температуры и испарения какого либо
компонента.

3.3.8. Э л е к т р о к а п и л я р н ы й э ф ф е к т -
-зависимость поверхностного натяжения на границе раздла твер-
дых и жидких электродов с растворами электролитов или распла-
вами ионных соединений от элетрического потенциала. Эта зави-
симость обусловлена образованием двойного электрического слоя
на границе раздела фаз. Изменением потенциала можно осущест-
вить инверсию смачивания - переход от несмачивания к смачива-
нию и наоборот.

3.3.9. К а п и л я р н ы й п о л у п р о в о д н и к.
Капиляры обладают способностью избирательной проницаемости.
Шейки пор капиляров затрудняют движение только смачивающей
жидкости и способствуют продвижению несмачивающей (биологи-
ческие мембраны).
3.4. Сорбция.
Как уже отмечалось в предыдущем параграфе, любая по-
верхность, вещества обладает свободной энергией поверхности
(СЭП).
Все поверхностные явления сводятся к взаимодействию
атомов и молекул,которые происходят в двумерном пространстве
при непосредственном участии СЭП. Любую твердую поверхность
можно представить себе как "универсальный магнит", притягива-
ющий любые частицы, оказавшиеся поблизости. Отсюда вывод: по-
верхность любого твердого тела обязательно "загрязнена" моле-
кулами воздуха и воды. Опыт показывает ,что чем выше степень
дисперсности данного тела, тем больше количество частиц дру-
гого тела оно поможет поглотить своей поверхностью.Процесс
самопроизвольного"сгущения" растворенного или парообразного
вещества (газа) на поверхности твердого тела или жидкости но-
сит название с о р б ц и и . Поглащоющее вещество называется
с о р б е н т о м , а поглощаемое с о р б т и в о м .
Процесс , обратный сорбции называется д е с о р б ц и
е й. В зависимости от того насколько глубоко проникают части-
цы на адсорцию,когода вещество поглощается на поверхности те-
ла, и абсорцию,когда вещество поглощается всем объемом тела.
В зависимости от характера взаимодействия частиц сорбента и
сорбтива, сорбция физическая (взаимодействие обусловлено си-
лами когезии и адгезии т.е. силами Ван-дер-Ваальса) и хими-
ческая,или ее еще называют, хемосорбция;

3.4.1. Особое положение занимает сорбционный процесс,
называемый к а п и л л я р н о й к о н д е н с а ц и е й.
Сущность этого процесса заключается не только в погло-
щении, но и в конденсации твердым пористым сорбентом, напри-
мер, активизированным углем газов и паров.
Из всех перечисленных выше сорбционных явлений наиболь-
шее значение для практики имеет адсорбция. Чем менее энерге-
тичны молекулы, тем легче они адсорбируются на твердой по-
верхности. С уменьшением температуры адсорбата (газа)
адсорбация увеличивается, а с увеличением температуры -
уменьшается.
При адсорбации молекулы газа, сталкиваясь с поверх-
ностью прекращают движение. Значит: они теряют энергию, а
"лишняя" энергия должна выделяться. Вот почему при физической
адсорбации выделяется тепло. Причем: последний процесс, если
он идет в закрытом обьеме, сопровождается понижением давления
газа. При десорбации же давление газа - сорбтива увеличивает-
ся, при этом идет поглощение энергии. Это свойство используют
в некоторых теплосиловых установках.
А.с. Н 224743: Двухфазное рабочее тело для компрессора
теплосиловых установок, состоящее из газа и мелких час-
тиц твердого тела, отличающееся тем, что с целью допол-
нительного сжатия газа в холодильнике и компрессоре и
дополнительного расширения в нагревателе в качестве
твердой фазы использованы сорбенты с общей или избира-
тельной поглотительной способностью.
Очень интересные явления и эффекты происходят при ад-
сорбции на поверхности полупроводников.

3.4.2. Ф о т о а д с о р б ц и о н н ы й э ф ф е к т -
Это зависимость адсорбционной способности адсорбента - полуп-
роводника от освещения. При этом эта способность может увели-
чиваться положительный и уменьшаться (отрицательный фотоад-
сорбционный эффект). Эффект можно использовать, например, для
регулирования давления в замкнутом обьеме.

3.4.3. Влияние э л е к т р и ч е с к о г о п о л я
на а д с о р б а ц и ю. Это зависимость адсорбционной способ-
ности от величины приложенного электрического поля. Влияет на
фотоадсорбционный эффект. Поле прилагают перпендикулярно по-
верхности полупроводника - адсорбента.
3.4.4. А д с о р б л ю м и н е с ц е н ц и я -
Это люминесценция, возбуждаемая не светом, а самим актом ад-
сорбции. Свечение длится до тех пор, пока идет процесс ад-
сорбции, и погасает, коль скоро адсорбция прекращается. Яр-
кость свечения пропорциональна скорости адсорбции. Цвет
свечения при адсорблюминисценции, как правило, тот же, что и
при фотолюминесценции, т.е. определяется природой активатора,
введенного в полупроводник, и вовсе не зависит от природы ад-
сорбируемого газа. Адсорболюминесцеция является одним из ви-
дов х е м о л ю м и н е с ц е н ц и и (15.4).
3.4.5. Р а д и к а л о - р е к о м б и н а ц и о н н ая
л ю м и н е с ц е н ц и я (Р-РЛ).
На поверхности полупроводника могут рекомбинировать
приходящие из газовой фазы радикалы, напрмер, атомы водорода.
При этом происходит свечение полупроводника, которое длится
до тех пор, пока на поверхности идет реакция рекомбинации.
При Р-РЛ, как и при адсорболюминесцеции, испускаются те же
частоты, что и при фотолюминесценции. Они образуют полосу,
которую называют обычно основной полосой. Следовательно, цвет
обминесценции меняется при смене активатора, не зависит от
природы активатора, но меняется при смене газа, участвующего
в реакции.(например, при замене водорода кислородом). Обе по-
лосы в известной мере накладываются друг на друга.
Мы видим на примерах адсорболюминесценции и радикалоре-
комбинационной люминесценции, как электронные процессы в по-
лупроводнике оказываются связанными с химическими процессами,
протекающими на его поверхности.
В результате адсорбции поверхность полупроводника заря-
жается. При адсорбции акцепторов она заряжается отрицательно,
а доноров - положительно.
3.4.6. А д с о р б ц и о н н а я э м и с с и я.
Работа выхода электрона может изменяться под действием
адсорбции. Это зависит от того, заряжается ли поверхность при
адсорбции положительно или отрицательно, т.е. от природы ад-
сорбируемого газа. В первом случае работа выхода снижается,
во втором - возрастает. По тому, как она изменяется, часто
можно судить о составе газовой фазы. Давление газовой фазы
также влияет на работу выхода.
3.4.7. В л и я н и е а д с о р б ц и и н а
э л е к т р о п р о в о н о с т ь п о л у п р о-
в о д н и к а.
Электропроводность поверхности полупроводника монотонно
изменяется по мере хода адсорбции, но не достигает некоторого
постоянного значения. Часто за процессом можно следить по из-
менению электропроводности. Адсорбция вызывает увеличение или
уменьшение электропроводности полупроводника в зависимости от
того, какой газ (акцепторный или донорный) адсорбируется и на
каком полупроводнике (электронном или дырочном).
Напрмер, кристаллы двуокиси олова изменяют свою прово-
димость в присутствии водорода, окиси углерода, метана,
бутана, пропана, паров бензина, ацетона, спирта. Нагре-
вание кристалла изменяет величину этого эффекта. Это
колличественное различие может быть зафиксировано чувс-
твительным прибором. Можно представить себе аппарат, в
котором изменение электрических свойств кристалла при
появлении в воздухе искомого вещества дает импульс сиг-
нальному устройству отградуированному определенным об-
разом в зависимости от назначения.
3.5. Диффузия.
Если состав газовой смеси или жидкости не однороден, то
тепловое движение молекул рано или поздно приводит к выравни-
ванию концентрации каждой компоненты во всем обьеме. Такой
процесс называется диффузия. при протекании процесса диффузии
всегда имеются так называемые диффузионные потоки вещества,
величина и скорость которых определяется свойствами среды и
градиентов, концентрации. Скорость диффузии в газах увеличи-
вается с понижением давления и ростом температуры. Увеличение
температуры вызывает ускорение диффузионных потоков в жидкос-
тях и твердых телах. Кроме градиента концентрации, возникно-
вению диффузионных потоков приводит наличие температурных
градиентов в веществе (термодиффузия). Перепад температур в
однородной по составу смеси вызывает появление разности кон-
центрации между областями с различной температурой, при этом
в газах более легкая компонента газовой смеси скапливается в
области с более низкой температурой. Таким образом, явление
термодиффузии можно использовать для разделения газовых сме-
сей; этот метод весьма ценен для разделения изотопов.
3.5.1. При диффузионном перемещении двух газов, находя-
щихся при одинаковой температуре, наблюдается явление, обрат-
ное термодиффузии: в смеси возникает разность температур - эф-
фект Д ю ф о р а . При диффузионном смешивании газов,
составлящих воздух возникающая разность температур составляет
несколько градусов.
Явление диффузии молекул в струю пара лежит в основе
работы диффузионных вакуумных насосах (пароструйные насосы);
термодиффузия паров метилового спирта обеспечивает возмож-
ность надежной работы так называемых диффузионных камер -
приборов для наблюдения ионизирующих частиц.
Диффузия в твердых сплавах со временем приводит к одно-
родности сплава. Для ускорения диффузии применяется длитель-
ный нагрев сплава (отжиг); уничтожение внутренних напряжений
при отжиге металла также есть следствие процессов диффузии и
их ускорения при повышении температуры.
Создание больших концентраций газа на границе с метал-
лом при создании условий, обеспечивающих некоторое "разрыхле-
ние" поверхностного слоя металла, приводит к диффузии газа
внутрь металла; диффузия азота в металлы лежит в основе про-
цесса азотирования. Диффузионное насыщение поверхностных сло-
ев металла различными элементами позволяет получать самые
различные свойства поверхностей, необходимые в практике. Фак-
тически процессы цементации, алитирования, фосфатирования
есть процессы диффузии углерода, аллюминия, фосфора внутрь
структуры металла. Скорость диффузии при этом легко регулиру-
ется с помощью различных режимов термообработки.
А.с Н 461774: Способ производства изделий из низкоуле-
родистых сталей путем отжига заготовки и холодного вы-
давливания отличающийся тем, что с целью улучшения ус-
ловий выдавливания, перед отжигом заготовку подвергают
термодиффузионной обработке, преимущественно цемента-
ции.
3.6. О с м о с.
Осмосом обычно называют диффузию какого-либо вещества
через полупроницаемую перегородку. Основное требование к по-
лупроницаемым перегородкам - обеспечение невозможности проти-
водиффузий. Так, если два раствора разной концентрации разде-
лить перегородкой, задерживающей молекулы растворенного
вещества, но пропускающего молекулы растворителя, то раство-
ритель будет переходить в концентрированный раствор, рабавляя
его и создавая там избыток давления, называемый обычно осмо-
тическим давлением. Питание ратений водой, явление диализа,
явление гиперфильтрации, наконец, обычное набухание - все это
типично осмотические эффекты.Величина осмотического давления
клеток многих растений состовляет 5-10 ат, а осмотическое
давление крови человека доходит почти до 8 атм.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35