Том 336 № 4 (2025)
DOI https://doi.org/10.18799/24131830/2025/4/4985
Определение поверхностного натяжения на основе термокапиллярного движения
Актуальность. Исследование свойств водомасляных эмульсий, в частности дисперсного состава, вязкости и поверхностного натяжения, имеет большое значение для оптимизации производственных процессов и повышения качества продукции в различных отраслях промышленности, включая пищевую, фармацевтическую, косметическую и нефтяную. В предыдущей работе авторы выявили зависимость собственной частоты колебаний шаровой капли водомасляной эмульсии от её радиуса, плотности и поверхностного натяжения. Однако вопрос оценки последнего параметра остался открытым, поскольку существующие методы имеют ряд недостатков. Вывод аналитического выражения для оценки поверхностного натяжения дисперсной фазы водомасляной эмульсии позволит более точно определять свойства эмульсий и разрабатывать новые эффективные методы их изучения. Цель: заключается в получении аналитического выражения для оценки поверхностного натяжения и вязкости дисперсной фазы водомасляной эмульсии на основе термокапиллярных явлений и использования поверхностно-активных веществ. Объект: водомасляная эмульсия. Методы. Для получения аналитических выражений гидродинамические уравнения в частных производных преобразуются в обыкновенные дифференциальные уравнения с краевыми условиями. В стационарном случае гидродинамические уравнение преобразуются в уравнение Лапласа, для решения которого используется метод разделения переменных. Результаты. Авторам удалось получить оценочную формулу скорости распространения поверхностного слоя эмульсии. Полученная формула позволяет определить температурный коэффициент поверхностного натяжения. Авторам также удалось свести уравнения гидродинамики в обыкновенные дифференциальные уравнения с краевыми условиями. Получена аналитическая формула, позволяющая оценить вязкость эмульсии. В статье выводится формула, позволяющая оценить поверхностное натяжение через скорость фронта волны с использованием поверхностно-активного вещества, находящегося на поверхности эмульсии.
Ключевые слова:
поверхностное натяжение, температурный коэффициент поверхностного натяжения, температурный градиент, уравнение Навье–Стокса, метод разделения переменных
