Физико-химия капиллярных волн

• Автор: Носков, Борис Анатольевич
• Шифр специальности: 02.00.11
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 344 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ДИНАМИКА ПОВЕРХНОСТИ ЖИДКОСТИ И ТЕОРИЯ КАПИЛЛЯРНЫХ ВОЛН

1.1. Гидродинамические флуктуации и рассеяние света межфазной границей

1.2. Краевая задача для уравнений вязкой жидкости в системе со свободной 1раницей в присутствии ПАВ

1.3. Флуктуации смещения межфазной границы

1.4. Флуктуации адсорбции и кинетические коэффициенты обмена

ПАВ между поверхностным слоем и объемной фазой

1.5. Поверхностные волны при относительном движении контактирующих фаз

2. ДИНАМИЧЕСКАЯ ПОВЕРХНОСТНАЯ УПРУГОСТЬ

ДОМИ1ЩЛЛЯРНЫХ РАСТВОРОВ ПАВ

2.1. Термодинамика линейного отклика на растяжение сжатие поверхности жидкости
2.2. Динамическая поверхностная упругость моиомолекулярных слоев и адсорбционных пленок
2.3. Динамическая поверхностная упругость для системы вдали от равновесия
2.4. Условия нейтральной устойчивости продольных поверхностных
волн на межфазной 1раницс растворов ПАВ
3. ДИНАМИЧЕСКАЯ ПОВЕРХНОСТНАЯ УПРУГОСТЬ РАСТВОРОВ
ПАВ. ВЛИЯНИЕ АГРЕГАЦИИ В ОБЪЕМНОЙ ФАЗЕ
3.1. Диффузия в мицеллярных растворах. Случай быстрой
релаксации
3.2. Диффузия в мицеллярных растворах. Случай медленной
релаксации
3.3 Динамическая поверхностная упругость мицеллярных
растворов
4. ДИНАМИЧЕСКИЕ ПОВЕРХНОСТНЫЕ СВОЙСТВА РАСТВОРОВ ПОЛИМЕРОВ И КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ РАСТВОРОВ НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ ПАВ
4.1. Особенности динамических поверхностных свойств растворов
высокомолекулярных ПАВ
4.2. Модель поверхностного слоя
4.3. Уравнения движения адсорбированной полимерной цепи
4.4. Вычисление динамической поверхностной упругости
4.5. Сравнение с квазихимической теорией
4.6. Динамическая поверхностная упругость растворов живых полимеров
5. РАСПРОСТРАНЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОЛН В СИСТЕМАХ С НЕОДНОРОДНОЙ IЮВЕРХНОСТНОЙ ПЛЕНКОЙ
5.1. Двумерные коллоидные системы. Влияние на
распространение поверхностных волн
5.2. Рассеяние поверхностных волн двумерной коллоидной
частицей
5.3.Мноткратнос рассеяние капиллярных волн 7 5.4.Эффективное волновое число капиллярных волн в системе с
гетерогенной поверхностной пленкой
6. КАПИЛЛЯРНЫЕ ВОЛНЫ В СИСТЕМАХ С НЕРАСТВОРИМЫМИ ПОВЕРХНОСТНЫМИ ПЛЕНКАМИ. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
6.1. Методы измерения волновых характеристик
6.2. Поверхностные пленки жирных кислот
6.3. Поверхностные пленки алкилдиметилфосфинокидов
7. КАПИЛЛЯРНЫЕ ВОЛНЫ В РАСТВОРАХ ПАВ.
7.1. Кинетика адсорбции на границе жидкостьгаз. Растворы
нормальных спиртов
7.2. Растворы жирных кислот
7.3. Растворы коллоидных ПАВ при концентрациях, меньших ККМ
7.4. Мицеллярные растворы
7.5. Растворы полимеров
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Лт можно представить в виде суммы изотропной части, зависящей от адсорбции, и части, пропорциональной дифференциальным операторам от вектора поверхностной скорости. V Vivv V v 1. Отметим, что соотношение 1. Ньютона. Система уравнений и краевых условий 1. ПАВ, вызванных внешней силой. Таким образом для исследования спектра флуктуаций необходимо прежде всего найти общее решение системы 1. У5 , применяя к ним операторы V и дд7 соответственно, исключая слагаемые, содержащие возмущения давления Др , и используя уравнение неразрывности 1. ВЧдА 1. I екЧ 1. Применяя эти операции к 1. Т2к2кг О
где величина У2Ч0 отлична от нуля только в малой окрестности точки 70. Решение уравнения 1. Р , тгг ГП гг. А, постоянные, определяемые из 1раничных условий. Р г , ГП7Г ГЛ Г 7 . У . Р.юк 1С0к Ае 1,2 1. Применяя преобразование Фурье к граничному условию 1. Фурье уравнения диффузии 1. Оу Кепл 0 Н. П2 0 Су постоянная величина. Таким же образом из уравнения 1. НУпкГг1
где величина Су20 совпадает с подповерхностной концентрацией. Заметим, что уравнение 1. Этот факт представляет собой следствие нелинейного характера процесса адсорбции и усложняет вычисление корреляционных функций. ГГс 1 . ПОС т ,. В случае раствора одного ЛВ соотношение 1. РСМ г . ПАВ может быть рассмотрен без введения дополнительных ораничений. Применяя преобразование Фурье к уравнению 1. ЛГ ш к2Са. ДпИ 01 Дгп 2 1. Выполняя преобразование Фурье краевых условий 1. Л1 и Вь Решение этой системы тривиально, но несколько громоздко. Используя соотношение 1. Г1 Г1Ц . Д о2Р1 р2к3а1од1кт1 р2т2 к
к с 4соккцШ2Р2д1т л2 1. Соотношение 1. Фурье временной корреляционной функции смещения по нормали межфазной границы
С2 сок I е,вй СО,5С0,0е,к5сЬ 1. Действительно, умножая 1. ДГ 1 ока 0 О 1 1,2 п 1. Статическая корреляционная функция величины С, определяется соотношением 1. Тогда из 1. Наконец, из выражения для одностороннего преобразования Фурье корреляционной функции смещения межфазной границы 1. С2и2КеС20,к 1. Выполняя обратное преобразование Фурье выражения 1. С0,0. Действительно, введение в соотношение 1. В работе 5 спектральная плотность была вычислена для вязкоупругой двумерной пленки на поверхности жидкости в предположении справедливости модели Кельвина для деформации растяжения сжатия и модели Ньютона для деформации сдвига. Из соотношения 1. ПАВ модель Кельвина уже неприменима. Так, например, в гомологическом ряду нормальных жирных кислот или спиртов спектр света, рассеянного поверхностью водного раствора вещества, содержащего не более пяти атомов углерода, будет существенно отличаться от спектра нерастворимого монослоя в широкой области концентраций. Для высших членов ряда для веществ, содержащих больше восьми атомов углерода влиянием процесса адсорбции десорбции на спектр рассеянного света можно пренебречь. Это предсказание, сделанное автором в работе 8, подтвердилось позднее при экспериментальном исследовании растворов жирных кислот 1, где только для низкомолекулярных членов гомологическою ряда валериановой кислоты удалось обнаружить влияние на наблюдаемый спектр диффузионного обмена между объемной фазой и поверхностным слоем. Таким образом, рассеяние света от межфазной границы позволяет изучать релаксационные процессы в поверхностных слоях низкомолекулярных ПАВ, что особенно важно изза трудностей использования других методов для систем такого рода 26. Для исследования растворов ПАВ с большей поверхностной активностью для веществ содержащих более пяти углеводородных атомов при исследовании кинетики адсорбции следует использовать низкочастотные поверхностные волны. В этом параграфе мы ограничимся исследованием флуктуаций адсорбции. Хотя до настоящего времени рассеяние света на флуктуациях поверхностной плотности адсорбции не исследовалось экспериментально изза технических трудностей, такие измерения возможны в будущем 3. Кроме того, соответствующая спектральная плотность тесно связана с характеристиками продольных поверхностных волн, устойчивость которых исследовалась многими авторами 1, 07. Подставим выражение для 1. А и В в соотношение 1. АГ1к10 и проведем усреднение. У82о .