Содержание
28-37. Рассчитать потенциальную энергию u взаимодействия двух плоскопараллельных пластин, находящихся в водном растворе электролита с концентрацией с, при значении потенциала диффузного слоя φ, относительной диэлектрической проницаемости εr и тем-пературе t. При расчете принять константу Гамакера А* = 3.0•10–20 Дж. Вычисления сде-лать для расстояний между пластинами h: 2, 5, 10, 15, 25, 50 нм. Построить график зави-симости u = f(h).
ЗадачаЭлектролитc,ммоль/лt , °Сεrφ, мВ
28СаCl21,02080,112
29NaCl5,02578,320
30K2SO42,01582,232
31(NH4)2SO40,51083,825
33Ba(NO3)20,32279,222
34CH3COONa1,22080,133
35MgSO40,81879,328
36AlCl31,01283,216
37KBr1,52379,118
Выдержка из текста
Потенциальная энергия взаимодействия двух бесконечно больших плоских пластин (в расчете на единицу площади) равна:
,
где A* – константа Гамакера;
h – расстояние между поверхностями пластин;
r – относительная диэлектрическая проницаемость среды;
0 – электрическая постоянная, равная 8,85410–12 Ф/м;
– потенциал на границе диффузной части и плотной части двойного
электрического слоя;
– параметр Дебая, равный
здесь – ионная сила раствора;
R – универсальная газовая постоянная, равная 8,314 Дж/(мольК);
T – абсолютная температура (в данной задаче Т = 273,15 + 25 = 298,15 К);
F – постоянная Фарадея, равная 96485 Кл/моль.
Определяем ионную силу раствора СaCl2:
моль/л
Вычисляем параметр Дебая:
м–1
Рассчитываем значение потенциальной энергии взаимодействия плоских пластин. Результаты вычислений сведем в следующую таблицу:
h, нм2510152550
u(h)10–6, Дж-19,79-3,07-0,69-0,25-0,030,06
По полученным данным строим кривую потенциальной энергии взаимодействия двух плоскопараллельных пластин: