분리압력

IUPAC 정의에 따르면 표면 화학에서 분리 압력(기호 π_d)은 두 표면 사이의 매력적인 상호작용에서 발생한다.^[1]두 개의 평탄하고 평행한 표면에 대해 분리 압력 값(즉, 단위 면적당 힘)은 거리(상호작용 표면과 정상적인 방향)에 대한 단위 면적당 상호작용의 Gibbs 에너지의 파생물로 계산할 수 있다.또한 분리력의 관련 개념도 있는데, 이 개념은 분리 압력이 상호작용 표면의 표면적을 곱한 것으로 볼 수 있다.

분리압력의 개념은 데르자긴(1936년)에 의해 그것을 둘러싸는 표면과 인접한 위상의 영역의 압력과 이 위상의 대부분을 차지하는 압력의 차이로 도입되었다.^[2][3]

설명

분리 압력은 다음과 같이 표현할 수 있다.^[4]

${\displaystyle \Pi _{D}=-{1 \over A}\왼쪽({\frac {\partial G}{\partial x}\오른쪽)_{T,V,A}}$

여기서:

• π_d - 분리 압력, N/m²
• A² - 상호작용 표면 영역, m
• G - 두 표면의 상호작용에 대한 총 Gibbs 에너지, J
• x - 거리, m
• 지수 T, V, A는 파생상품에서 온도, 부피, 표면적이 일정하게 유지됨을 의미한다.

분리 압력의 개념을 사용하여 필름의 압력은 다음과 같이 볼 수 있다.^[4]

${\displaystyle P=P_{0}+\Pi _{D}}$

여기서:

• P - 필름의 압력, Pa
• P₀ - 필름의 압력과 동일한 단계의 압력 Pa.

분리 압력은 분산력, 충전 표면 간의 정전력, 두 표면에 흡착된 중성 분자 층에 의한 상호작용, 용제의 구조적 영향 등 여러 상호작용의 합으로 해석된다.

고전 이론은 평탄한 표면에 얇은 액체 필름의 분리 압력을 다음과 같이 예측한다.^[5]

${\displaystyle \Pi _{D}=-{{A_{H}}} {6\pi \delta _{0}^{3}}}}}이상$

여기서:

• A_H - 해머 상수, J
• Δ₀ - 액막 두께, m

고체 표면이 구조화된 고체-액체-증기 시스템의 경우, 분리 압력은 고체 표면 종단, ζ_S 및 메니커스 모양 ζ에_L 의해 영향을 받는다.

${\displaystyle {\Pi _{D}(x,{{\zeta }_{\text{L}}(x)})}=\int d^{2}\rho {\int _{\zeta _{\text{L}}(x)-\zeta _{\text{S}}(x+\rho )}^{+\infty }}dz\omega (\rho ,z)}$

여기서:

• Ω(Ω,z) - 고체-액체 전위, J/m⁶

메니커스 모양은 다음과 같이 총계 자유 에너지를 최소화함으로써 될 수 있다.

${\displaystyle {\delta W_{\text{total}}={{\partial W_{\text{total}}\partial {\zeta _{\text}}}\partial {\text}{\text}}}}{\text}}}}}}L}}}\delta \zeta _{\text{L}+{{\partial W_{\text{total}}} {\partial \zeta_{\text{}}} 이상 \partial \zeta _{\text}L}}^{'}}}\delta \zeta _{\text{L}}^{'}=0}$

여기서:

• W_total - , 고체-액체 상호작용에 의한 표면 과잉 에너지 및 자유 에너지를 포함한 총계 자유 에너지, J/m²
• ζ_L - 메니커스 모양, m
• ζ'_L - 메니커스 모양 경사, 1

액체 방울과 영화의 이론적으로, disjoining 압력이 relation[8]을 통해 평형 liquid-solid한 각도θ e{\displaystyle \theta_{e}}과 관련된 것으로 보여질 수 있다.

왜냐하면 ⁡ θ e)1+1γ ∫ h0∞ D(h)dh{\displaystyle \cos \theta_{e}=1+{\frac{1}{\gamma}}\int _{h_{0}}^{\infty}\Pi _ᆯ(h)dh}, Π.

어디γ{\displaystyle \gamma}은 liquid-vapor 표면 장력과 h0{\displaystyle h_{0}}은 행동의 전조는 막 두께.

참고 항목

• 모세관 응축
• 모세관 압력
• 해마커 상수
• 박막 방정식

참조