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消泡剂厂家分析泡沫是热力学不稳定体系泡沫性质三阶段变化

发布时间:[2022-05-13]

消泡剂厂家分析泡沫是热力学不稳定体系泡沫性质三阶段变化
      热力学第二定律指出:白发过程,总是从自由能较高的状态,向自由能较低的状态变化。起泡过程中,液体表面积增加起泡过程不是自发过程。液体起泡沫后,表面自由能比无泡状态高很多。泡沫破灭、合并的过程中,也就是说,泡沫破灭、合并的过程,自由能减小的数值很大。因此,泡沫是热力学不稳定体系,终归会变为具有较小表面积的无泡状态。

      即使外观看来是平静的、比较稳定的泡沫体系,泡膜液也在不断地下落、蒸发,不断进行着下述三个阶段的变化。一、气泡大小分布的变化液膜包裹的一个气泡,就像一个吹鼓了的橡胶膜气球。由于气球膜有收缩力,所以气球中压力大于气球外的压力;同样,由于气泡膜有表面张力,气泡中压力也大于气泡外的压力。气泡大小的再分布,即由气泡膜内气体的压力的变化所引起。气泡中气体压力的大小,依赖气泡膜的曲率,简单由定量观点来看,气泡内外压差若所有泡膜液的表面张力!均相同,则小气泡中比大气泡中压力要大。当相邻气泡大小不同时,气体会不断地由小气泡高压区,经过吸附、溶解、解析,扩散到大气泡低压区。于是,小气泡进一步变小,大气泡进一步变大即使相邻气泡曲率半径最初差别不大,也会因的不同,气体的扩散,泡径差别逐渐增大,直至小泡完全并入大泡。结果,气泡数目减少、平均泡径增加。于是,气泡大小分布发生变化。二、气泡液膜变薄撇取一杯泡沫,放置段时间,就会在杯底部出现一些液体,而逐渐形成液相及液面上的泡沫相这样具有界面的两层。底部出现的液体,一部份是泡膜破灭形成的,一部份是气泡液膜变薄、排出液体形成的。泡沫生成的初期,泡膜还比较厚,例如:有七彩条纹的肥皂泡膜,厚度约为表面活性剂分子链长的一百倍,以后泡膜因蒸发及排液而变薄。两个泡膜的表面活性剂吸附层之间的液体,完全是流体性质,会受重力等影响,而向下方排液,泡膜随着时间延续而变薄。这样的排液,可以持续到相邻球形气泡进一步接近,其间出现平壁为止。日本学者根来健二报道:随着泡膜内排液,如图,泡沫体系会由不稳定的球状集合体,变为多面体集合体确实有这样的过程。可以发现:在泡膜成为平壁时,排液显著减缓。罗斯指出:“这是由于泡膜成为平壁时,毛细作用变得重要了”。再则,前边叙述过的马朗格里效应也会延缓排液。三、泡膜破灭泡膜陆续排液,由于液量过少、表面张力降低,液膜会急剧变薄。排液,减少了提供弹性的基础溶液的量,因而也削弱了马朗格里效应。消泡剂的加入会出现:排液—削弱马朗格里效应—排液更为加速,最后,马朗格里效应消失,液膜变得十分脆弱,以至原先能够承受的分子热运动,都可以引起破裂。因此,只要泡膜变薄到一定程度,泡膜即告瞬间破灭。泡沫层内部的小泡,破灭之后,虽一时还不能导致气液分离,只是合并成大泡,但排液过程使泡膜液量大幅度减小,使合并成的大泡快速地继续破灭,最后,泡沫体系崩溃、气液分离。正因为泡膜破灭是瞬间的,所以气泡的寿命决定于泡膜变薄的速度。

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