ЭлектропроводностьХарактеристика, определяющая способность материала проводить электрический ток
Скорость скольжения
Скорость электроосмотического скольжения должна быть пропорциональна силе, с которой внешнее поле воздействует на заряженную жидкость (т. е. пропорциональна £ и заряду) согласуется с этими элементарными физическими соображениями, так как заряд ДС, подобно заряду конденсатора, пропорционален скачку потенциала в нем и диэлектрической проницаемости. Наличие вязкости в знаменателе отражает тот факт, что электроосмотическое движение жидкости тормозится силой трения, возникающей за счет перепада скорости по сечению ДС.

Хотя формулы были выведены для единичного капилляра, многочисленные исследователи использовали их при изучении электрокинетических явлений в пористых диафрагмах на том основании, что пористое тело можно уподобить системе капилляров. Смолуховский справедливо указал, что подобная аналогия неубедительна, так как из-за неправильной формы и различия размеров зерен диафрагмы форма пор в не(1 очень далека от той, которая постулировалась в выводе Гельмгольца.

Оставаясь в основном на тех же позициях, что и Гельмгольц, Смолуховский сумел обобщить теорию электроосмоса и потенциала течения на случай пористой диафрагмы со сколь угодно сложной геометрией норового пространства. Оказалось, что формулы справедливы и в случае пористых диафрагм. Существенно, однако, что общность рассмотрения в теории Смолуховского ограничена условием малости толщины ДС по сравнению с шириной капилляров пористой диафрагмы.

При совпадающем, например, отрицательном знаке межфазного скачка потенциала скорость электроосмоса будет направлена по полю, так как он обусловлен воздействием поля на положительный в данном случае заряд жидкости, а направление электрофореза будет противоположным, поскольку определяющим является воздействие ноля на отрицательный в данном случае заряд частицы.

Переходя к оценке теории Гельмгольца Смолуховского в свете экспериментальных данных, прежде всего отметим ее согласованность с основными фактами, накопленными до и в период ее создания. Потенциал течения и электроосмос по данным эксперимента и теории не зависит от размера диафрагм.

Линейная зависимость между гидродинамическими и электрическими полями характерна для теории и, как было отмечено, является одним из основных экспериментальных факторов. Терешин на установке, подобной использованной Квинке, установил линейную зависимость между V и Е в интервале значений F 177-394 в см для воды, этилового и метилового спиртов. Сопоставляя эти данные с результатами Квинке можно было заключить, что линейная зависимость имеет место, по крайней мере, в интервале напряжений 10-394 в см.

Это означает, что внешнее поле не деформирует ДС, не нарушает его равновесного строения, несмотря на то, что внешнее поле обеспечивает непрерывное перемещение заряженного слоя жидкости вдоль поверхности. Физическая предпосылка, оправдывающая эту идеализацию, состоит в следующем. Хотя внешнее поле непрерывно смещает ДС от строго равновесного состояния, взаимодействие между обкладками ДС столь велико, что равновесие в ДС успевает восстановиться.

Механизм электрокинетических явлений становится весьма наглядным, если представить себе ДС у твердой поверхности, находящийся под действием разности потенциалов, приложенной тангенциально к межфазной границе. Заряженная жидкость будет стремиться под действием внешнего поля переместиться вправо к полюсу, несущему противоположный заряд (в данном случае к катоду).

Это движение заряженного слоя передается соседним слоям незаряженной жидкости посредством внутреннего трения. Под влиянием этого же поля твердая поверхность с закрепленным на ней зарядом будет стремиться передвинуться в противоположную сторону (в данном случае к аноду). В зависимости от того, что является неподвижным жидкость или стенка будет наблюдаться передвижение твердой фазы (электрофорез) или жидкости (электроосмос).

Если не прилагать к ДС разности потенциалов, а смещать одну фазу относительно другой, то будет наблюдаться перенос зарядов, связанных с фазой, и соответственно будет возникать электрический ток перераспределение зарядов в тангенциальном направлении, что вызовет появление разности потенциалов. В зависимости оттого, происходит ли передвижение жидкости относительно неподвижной твердой стенки или передвигаются твердые частицы в жидкости, будет наблюдаться либо потенциал течения, либо потенциал Дорна.

В работах было показано, что отношение остается примерно постоянным в области давлений от 0,3 до 35 атм. Допуская, что электроосмос в наклонном капилляре можно описывать на основе представления сб аддитивности собственно электроосмоса и пуазейлевского течения, вызванного перепадом гидростатического давления,

Еще Гельмгольц показал, что высота электроосмотического поднятия жидкости в капилляре определяется из которая согласуется с данными экспериментов Квинке, проведенных па серии стеклянных капилляров разного радиуса и при различных значениях Е. Одним из основных достижений теории Гельмгольца Смолуховского является то, что вся совокупность электрокинетических явлений характеризуется только одним параметром межфазным скачком потенциала.

Однако в период разработки теории не было полной уверенности, что двойной слой совершенно одинаково проявляет себя во всех разновидностях электрокинетических явлений; например, в работе 1171 используется величина £ с различными индексами в формулах для различных электрокинетических явлений. В 1892 г. Саксен провел исключительно важные эксперименты по измерению электроосмоса и потенциала течения на одной и той же системе с целью проверки идентичности потенциалов, фигурирующих в формулах.

Оказалось, что при изменении отношений примерно в три раза произведение остается очень близким к единице. Кроме того, что этот результат подтверждал теорию, из него также следовал важный вывод о том, что изучение различных электрокинетических эффектов обеспечивает идентичную информацию о ДС.


Спонсор публикации:
 
 
© 2009-2011 Копирование запрещено
При копировании информации обратная ссылка обязательна