Способ регистрации изменения поверхностного натяжения твердых электродов, контактирующих с высокотемпературными электролитами

Изобретение относится к электрохимии и может быть использовано для исследований межфазных границ между электропроводящими твердыми электродами, находящимися в контакте с расплавленными, преимущественно высокотемпературными электролитами. Сущность: для регистрации изменения поверхностного натяжения твердых электродов, контактирующих с высокотемпературными электролитами, используют электрохимическую ячейку из исследуемого твердого электрода, посредством звуковода, соединенного с пьезоэлементом, а также электрод сравнения, чехол с термопарой, жаропрочную охлаждаемую пробирку. Собранную ячейку подключают к системе регистрации изменения поверхностного натяжения твердых электродов. При этом соединенный с пьезоэлементом исследуемый твердый электрод, электрод сравнения, чехол с термопарой и контейнер электролита собирают в отдельный модуль, который помещают в жаропрочную пробирку. Технический результат: упрощение сборки электрохимической ячейки, повышение надежности ее конструкции, снижение материалоемкости и удешевление эксперимента, возможность многократного использования пробирки и модуля, уменьшение источников загрязнений исследуемой системы. 6 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение относится к электрохимии и может быть использовано для исследований межфазных границ между электропроводящими твердыми электродами, находящимися в контакте с расплавленными, преимущественно высокотемпературными электролитами, такими как соли, гидроксиды, шлаки.

Известен способ измерения переменного поверхностного натяжения (эстанса) твердых электродов, находящихся в контакте с расплавленными высокотемпературными электролитами (Пастухов Ю.Г. Электрохимия, 1994, том 30, №8, с.997-1007) [1]. Способ осуществляют посредством электрохимической ячейки, которую помещают в герметичную камеру вакуумного поста и подключают к системе регистрации переменного поверхностного натяжения. Формирование мениска осуществляют путем вертикального перемещения тигля - контейнера с расплавом электролита внутри камеры. Известный способ характеризуется высокой сложностью, стоимостью и громоздкостью за счет использования вакуумного поста, необходимости переделки герметичной камеры вакуумного поста для монтажа высокотемпературной печи и водяного охлаждения, трудности изоляции всей установки от механических вибраций здания.

Известен способ измерения эстанса твердых электродов, взаимодействующих с высокотемпературным расплавом (Степанов В.П. Физическая химия поверхности твердых электродов в солевых расплавах. Екатеринбург: УрО РАН, 2005, с.196) [2]. Известный способ включает сборку электрохимической ячейки и ее подключение к системе регистрации эстанса твердых электродов. Для этого в ячейке размещают исследуемый твердый электрод, который механически, посредством звуковода соединяют с пьезоэлементом, расположенным отдельно от ячейки. Кроме того, в ячейке размещают электрод сравнения, чехол с термопарой, пробирку из плавленого кварца длиной 25-30 см, в которую помещают расплав. Введение расплава в пробирку требует запаса свободного объема в ячейке, поскольку твердый при комнатной температуре электролит приходится перераспределять в объеме пробирки с учетом необходимости размещения прочих элементов ячейки. Это затрудняет ее сборку и значительно увеличивает расход электролита, что имеет существенное значение для дорогостоящих электролитов, таких, например, как высокочистые соли. Дорогостоящие пробирки из плавленого кварца требуют замены после 3-5 плавок, поскольку они теряют прозрачность, становятся пористыми и могут быть источником неконтролируемых примесей. То, что в используемой ячейке пьезоэлемент расположен отдельно от ячейки на специальной конструкции, затрудняет вертикальное перемещение электрода для формирования висящего мениска. Напряжение поляризации исследуемого электрода, подводимое через отдельный проводник, находящийся в горячей зоне, уменьшает надежность конструкции, поскольку тонкие металлические проволоки в среде паров солей при высокой температуре склонны к охрупчиванию и при механическом воздействии часто разрушаются. Горловину ячейки охлаждают потоком воздуха, т.к. формирование более эффективного водяного охлаждения кварцевой пробирки связано с большими техническими трудностями. Воздушное охлаждение, как показала практика, недостаточно эффективно при температурах выше 800°C. При этом закрывающая пробка из вакуумной резины выступает источником дополнительного загрязнения исследуемой системы.

Таким образом, монтаж и использование ячейки в известном способе измерений связано со значительными трудозатратами, а процент неудачных экспериментов неоправданно высок. Из-за повышенной материалоемкости эксперимента, затрудненности в сборке и использовании ячейки известный способ регистрации поверхностного натяжения твердого электрода не нашел широкого применения.

Заявлен способ регистрации поверхностного натяжения твердых электродов, включающий сборку электрохимической ячейки из исследуемого твердого электрода, посредством звуковода, соединенного с пьезоэлементом, электрода сравнения, чехла с термопарой, жаропрочной охлаждаемой пробирки и подключение собранной ячейки к системе регистрации изменения поверхностного натяжения твердых электродов. Способ отличается тем, что соединенный с пьезоэлементом исследуемый твердый электрод, электрод сравнения, чехол с термопарой, а также контейнер электролита, собирают в отдельный модуль, который помещают в жаропрочную охлаждаемую пробирку.

Сборка элементов электрохимической ячейки - соединенного с пьезоэлементом исследуемого твердого электрода, контейнера электролита, электрода сравнения, чехла термопары в отдельный модуль, который помещают в жаропрочную охлаждаемую пробирку, позволяет сократить используемый объем электролита, поскольку требуется заполнять только малую емкость контейнера. Кроме того, исключается контакт электролита со стенками пробирки, которая не всегда химически совместима с исследуемыми веществами и может быть источником загрязнений системы. Кроме того, модульный принцип сборки ячейки упрощает ее заключительную стадию, так как в этом случае ориентация и закрепление элементов ячейки, загрузка электролита происходят вне пробирки, и операция перераспределения электролита вокруг элементов ячейки, требующая визуального контроля, исключается.

В частном случае исполнения способа, пьезоэлемент, соединенный с исследуемым твердым электродом посредством звуковода, размещают в отдельном металлическом корпусе на крышке пробирки на подвижной части цилиндрического стеклянного шлифа. В результате исследуемый L-образный электрод имеет свободный вертикальный ход, достаточный для подвода его к поверхности расплава и формирования мениска. Кроме того, используют звуковод, выполненный из керамической трубки, внутри которой пропущена токоподводящая проволока и имеющий в верхней части пропил, по которому через гермоввод в корпусе пьезоэлемента выводят наружу токоподводящую проволоку. В этом случае токоподвод к исследуемому электроду находится внутри звуковода, что позволяет беспрепятственно вертикально перемещать электрод внутри ячейки без опасности нарушения электрического контакта и возможного перекоса электрода за счет упругости внешнего проводника. Таким образом, необходимость организации отдельного токоподвода в конструкции ячейки исчезает.

Электрическое соединение контейнера электролита с выводом потенциостата позволяет использовать его и в качестве вспомогательного электрода для поляризации исследуемого проводника постоянным и переменным током, упрощая тем самым конструкцию ячейки. Использование пробирки из жаропрочной стали выгодно по нескольким причинам: больший срок службы по сравнению с кварцем и меньшая цена; меньшая газопроницаемость по сравнению с кварцем; возможность организации водяного охлаждения горловины ячейки; экранирование и выравнивание температурного поля внутри ячейки за счет электро- и теплопроводности металлических стенок. Кроме того, пробирку герметизируют вязкотекучим быстротвердеющим силиконовым герметиком достаточной вязкости для удерживания его на месте герметизации без стекания вниз.

Новый технический результат, достигаемый заявленным способом, заключается в упрощении процедуры сборки электрохимической ячейки перед экспериментом и во время ремонта, повышение надежности конструкции ячейки, снижение материалоемкости и удешевление эксперимента, возможность многократного использования как пробирки, так и помещаемого внутрь нее модуля, уменьшение источников загрязнений исследуемой системы.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид электрохимической ячейки, на фиг.2 - устройство вертикальной подачи электрода с пьезоэлементом, на фиг.3 - схема соединения приборов в установке, на фиг.4 - зависимости модуля, фазы эстанса и тока поляризации золотого электрода в расплаве хлорида калия, на фиг.5 - зависимости модуля, фазы эстанса и тока поляризации серебряного электрода в расплаве хлорида калия, на фиг.6 - зависимости модуля, фазы эстанса и тока поляризации медного электрода в эвтектическом расплаве хлорида цезия и натрия, на фиг.7 - зависимость модуля, фазы эстанса и тока поляризации стеклоуглеродного электрода в расплаве бромида калия.

Ячейка для измерения поверхностного натяжения твердых электродов содержит пробирку 1 из жаропрочной стали, например, марки Х18Н9Т, снабженной рубашкой водяного охлаждения 2, штуцером 3. Диаметр патрубков и подводящих труб к рубашке охлаждения, устройство циркуляции воды должны позволять циркулировать охлаждающей жидкости в ламинарном потоке, чтобы избежать возникновения шумов, влияющих на регистрацию эстанса. В горловине пробирки сделаны два пропила 4 достаточного размера для введения между крышкой и горловиной жала слесарной отвертки. Пробирку закрывают металлической крышкой 5 с тепловыми экранами 6, зафиксированными шпильками 7 посредством разделительных втулок 8. Под гайками шпилек устанавливают пластины 9 с отверстиями для подвешивания контейнера с электролитом 10, изготовленного из стандартного платинового тигля, снабженного платиновыми подвесами 11 диаметром 1 мм, приваренными к кромке тигля. Один из подвесов приваривают к токоподводу 12, который подключают к выводу вспомогательного электрода потенциостата. Для электрического разделения цепей потенциостата и заземленной массы пробирки служат коррундовые изолирующие пластины 13, трубка 14, тигель 15.

Через отверстия в крышке и экранах проводят чехол с термопарой 16, электрод сравнения 17, звуковод 18, на котором крепят исследуемый электрод 19. Длину звуковода выбирают исходя из размера ячейки и обычно она составляет 25-30 см. Вертикальную подачу электрода осуществляют при помощи цилиндрического шлифа с неподвижными 20 и подвижными 21 частями. На подвижной части шлифа устанавливают корпус 22, содержащий пьезоэлемент и электрические выводы (не указаны). Зажим 23 ограничивает вертикальное смещение корпуса пьезоэлемента, а стойка 24 исключает его вращение. Через крышку с экранами пропущена трубка 25 для подачи газа.

Устройство корпуса пьезоэлемента (фиг.2) содержит металлические корпус 26 с крышкой 27, являющиеся дополнительно экранами от паразитных наводок. В корпус 26 вклеивают внутреннюю часть стеклянного шлифа 21, наружную часть 20 фиксируют в крышке пробирки 5. На шлиф наносят вакуумную смазку. Пьезоэлемент 28 является фабрично выпускаемым звукоизлучающим элементом типа ЗП-1. Он представляет собой упругую пластину диаметром 30 мм с наклеенным тонким диском пьезокерамики с обкладками. Амплитуда сигнала, снимаемого с такого пьезоэлемента в условиях резонанса, достигает порядка единиц милливольт. Пластину пьезоэлемента фиксируют в корпусе при помощи пружинящей скобы 29 на шпильках 30. Одну обкладку керамики заземляют на корпус 26, со второй обкладки сигнал по проводнику через отверстие 31 в крышке 27, по короткому коаксиальному кабелю 32 подают на предусилитель селективного нановольтметра. Отверстие заливают эпоксидной смолой вместе с торцом кабеля для достижения герметичности. Оплетку кабеля пайкой соединяют с крышкой 27. С нижней стороны по центру пластины пьезоэлемента на паяном соединении крепят латунный винтовой зажим 33 для звуковода 18. Звуковод 18 изготовлен из устойчивого при условиях измерений керамического материала, например корунда, в виде трубки или двухканальной соломки диаметром 3 мм. Верхняя часть звуковода 18, входящая в зажим, имеет лыску, в плоскость которой упирается зажимной винт 34. Внутри звуковода 18 пропущена платиновая проволока 35, по которой подают постоянную и переменную составляющие напряжения поляризации исследуемого электрода 19. Проволока 35 имеет электрический контакт с исследуемым электродом 19 в нижней части звуковода 18, другой ее конец пропущен через пропил 36 в верхней части звуковода 18, и далее через отверстие 37, залитое эпоксидной смолой, подключена к потенциостату. Исследуемый электрод 19 крепят на звуководе 18 при помощи хомута 38 из 5-10 витков проволоки, предпочтительно платиновой.

Сборку ячейки осуществляют следующим образом. Собирают модуль, состоящий из крышки с экранами, контейнера электролита, чехла с термопарой, электрода сравнения, исследуемого электрода, укрепленного на звуководе с пьезоэлементом. В случае исследования систем с галогенидами щелочных металлов удобно применять свинцовый электрод сравнения. Для воспроизводимости данных целесообразно перед каждым экспериментом загружать в корпус электрода сравнения новую порцию электролита. В контейнер электролита, находящегося в предварительно подготовленном модуле, загружают измельченную соль, после чего модуль помещают в пробирку с изолирующим тиглем. Все стыки и зазоры в конструкции заполняют быстротвердеющим силиконовым герметиком достаточной вязкости для удерживания его на месте герметизации без отекания вниз. Нижнюю часть пробирки помещают в печь сопротивления и подключают к газовой системе через трубку 25 и штуцер 3 (фиг.1). Перед экспериментом пробирку прогревают и вакуумируют до остаточного давления 1-10 Па для удаления влаги и воздуха. Длительность этой процедуры зависит от влагосодержания электролита. Эксперимент ведут в режиме продувки очищенным инертным газом со скоростью 3-5 л в час.

Печь с ячейкой следует устанавливать на массивном основании, изолированном от внешних вибраций. Для этого в качестве демпфирующего материала, как показала практика, целесообразно использовать слоями стопы бумаги и резины толщиной по 10-20 см, на которые устанавливается плита с печью. В другом варианте используют плиту массой 50-100 кг на резиновых подставках. Возможны комбинации устройства основания в зависимости от интенсивности внешних вибраций.

Для получения диаграмм эстанса твердых электродов в контакте с высокотемпературными расплавами собранную вышеописанным образом ячейку подключают к системе регистрации изменения поверхностного натяжения твердых электродов, схема которой показана на фиг.3. Согласно этой схеме переменный сигнал амплитудой 10-30 мВ в зависимости от добротности связки электрод - звуковод - пьезоэлемент с генератора смешивается с постоянным напряжением в потенциостате и подается на исследуемый электрод. Потенциостат может работать в режиме стабилизации потенциала, что будет соответствовать измерению φ-эстанса, либо в режиме стабилизации тока, тогда будет измерятся q-эстанс. Развертку потенциала следует вести в циклическом режиме, в этом случае легко проверить стабильность состояния системы по совпадению кривых в следующих друг за другом циклах. Для формирования циклической развертки на потенциостат подается опорный сигнал в форме линейно меняющегося напряжения от минимального значения желаемого потенциала поляризации до максимального. Скорость изменения варьируется от единиц милливольт в секунду до сотен, в зависимости от необходимости. Переменный сигнал с пьезоэлемента усиливается широкополосным предусилителем и выводится на осциллограф для поиска наибольшей амплитуды при резонансной частоте, далее усиливается на частоте резонанса селективным нановольтметром. Амплитуда выпрямленного сигнала является модулем эстанса. Фазометр регистрирует разницу фаз между селективно усиленным сигналом и исходным напряжением генератора. Ведут одновременную запись во времени потенциала поляризации, тока поляризации, модуля эстанса, фазы эстанса при помощи многоканального аналого-цифрового преобразователя, подключенного к компьютеру.

Для разборки ячейки по окончании эксперимента в пропилы 4 вставляют жала слесарных отверток и проворачивают вокруг своей оси, отъединяя крышку от пробирки, после чего сборку вынимают, удерживая ее за крышку с экранами и выливают расплав из контейнера 10. Застывание расплава в контейнере нежелательно из-за его деформации в результате усадки электролита при застывании.

Обработка результатов эксперимента заключается в интерпретации диаграмм зависимостей тока от напряжения поляризации, модуля и фазы эстанса от напряжения поляризации.

На следующих фигурах цифрами обозначены: 1 - плотность тока поляризации, 2 - модуль производной поверхностного натяжения по потециалу (|∂γ/∂φ|) - модуль эстанса, 3 - фаза эстанса в градусах. На фиг.4 показана диаграмма эстанса золотого электрода в расплаве хлорида калия. Модуль эстанса имеет 3 минимума, сопровождаемых изменением фазы на величину, близкую 180°, это говорит о 3-кратной смене знака заряда поверхности электрода в результате специфической адсорбции анионов. На фиг.5 показана диаграмма эстанса серебряного электрода в расплаве хлорида цезия, показывающая перезаряд поверхности серебра при анодной поляризации, аналогично золотому электроду. На фиг.6 - диаграмма эстанса медного электрода в эвтектическом расплаве хлоридов цезия и натрия, показывающая отсутствие специфического взаимодействия меди с галогенидными расплавами, сопровождаемого сменой знака заряда поверхности, поскольку фаза эстанса не меняется в анодной области потенциалов. На фиг.7 - диаграмма эстанса стеклоуглеродного электрода в контакте с расплавом бромида калия, показывающая отсутствие перезаряда поверхности при анодной поляризации.

Заявленный способ позволяет снизить материалоемкость эксперимента, упростить сборку и использование ячейки и может быть применен, как видно из примера, для получения диаграмм эстанса металлических, углеродистых электродов в контакте с высокотемпературными расплавами электролитов.

1. Способ регистрации изменения поверхностного натяжения твердых электродов, контактирующих с высокотемпературными электролитами, включающий использование электрохимической ячейки из исследуемого твердого электрода, посредством звуковода соединенного с пьезоэлементом, электрода сравнения, чехла с термопарой, жаропрочной охлаждаемой пробирки, с подключением собранной ячейки к системе регистрации изменения поверхностного натяжения твердых электродов, отличающийся тем, что соединенный с пьезоэлементом исследуемый твердый электрод, электрод сравнения, чехол с термопарой, а также контейнер электролита собирают в отдельный модуль, который помещают в жаропрочную пробирку.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что пьезоэлемент, соединенный с исследуемым твердым электродом посредством звуковода, размещают в отдельном металлическом корпусе на крышке пробирки на подвижной части цилиндрического стеклянного шлифа.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют звуковод, выполненный из керамической трубки, внутри которой пропущена токоподводящая проволока.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют звуковод, имеющий в верхней части пропил, по которому через гермоввод в корпусе пьезоэлемента выводят наружу токоподводящую проволоку.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что контейнер электролита электрически соединяют с выводом потенциостата.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что модуль помещают в пробирку из жаропрочной стали с водяным охлаждением горловины.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что пробирку герметизируют вязкотекучим быстротвердеющим силиконовым герметиком.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области исследования поверхностных свойств, в частности к определению смачиваемости пористых материалов, и может найти применение в различных отраслях промышленности, например в нефтегазовой, химической, лакокрасочной и пищевой.

Изобретение относится к области поверхностных явлений в технологии вязкотекучих жидкостей и может использоваться в измерительной технике для прецизионного определения коэффициента поверхностного натяжения различных жидкостей, в том числе высокотемпературных расплавов, и измерения угла смачивания.

Изобретение относится к области исследования характеристик порошковых материалов, в частности их смачиваемости. .

Изобретение относится к области молекулярной технологии (нанотехнология). .

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при разработке нефтяных и газовых залежей, а также при интерпретации ГИС (геофизических исследований скважин).

Изобретение относится к контролю качества магнитной обработки жидкостей. .

Изобретение относится к первичной обработке шерсти, в частности к способам контроля концентрации мыла в мыльно-содовых растворах для машинной промывки шерсти, и может быть использовано при массовой промывке лабораторных проб при определении выхода шерсти.

Изобретение относится к области исследования поверхностных и граничных свойств материалов, в частности к способам и устройствам, позволяющим определять смачиваемость волокнистых наполнителей полимерными связующими, и может быть использовано при создании и производстве высокопрочных композиционных материалов.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в строительных материалах и изделиях, а также в пищевой, химической и других отраслях промышленности

Изобретение относится к области исследования смачиваемости поверхностей применительно к различным отраслям промышленности. Для определения смачиваемости поверхности исследуемого материала по меньшей мере один образец исследуемого материала помещают в по меньшей мере одну герметичную ячейку калориметра. Обеспечивают контакт по меньшей мере одного образца с первой смачивающей жидкостью и со второй смачивающей жидкостью при одинаковых давлении и температуре. Измеряют энергии смачивания по меньшей мере одного образца первой и второй смачивающими жидкостями, после чего из заданного соотношения рассчитывают параметр смачиваемости, характеризующий систему поверхность-жидкость-жидкость. Достигается повышение эффективности и надежности определения. 15 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к медицине, а именно к пульмонологии, и может быть использовано для оценки состояния легочного сурфактанта. Для этого собирают компоненты легочного сурфактанта путем барботации выдыхаемого воздуха через слой изотонического физиологического раствора, расположенного в стеклянной бюретке и лотке барьерной системы Ленгмюра. Затем в бюретке методом отрыва кольца измеряют статическое поверхностное натяжение полученного барботата выдыхаемого воздуха. Далее, в лотке барьерной системы Ленгмюра методом Вильгельми измеряют поверхностное давление Δσ с уменьшением площади между барьерами на 90%. При снижении статического поверхностного натяжения до 37±8 дин/см после 5 минут барботации и/или при повышении поверхностного давления Δσ с 4,5±1,0 дин/см после первого выдоха до 17,0±3,0 дин/см после пятого выдоха диагностируют нормальную антиателектатическую функцию легочного сурфактанта. Способ обеспечивает повышение эффективности сбора аэрозоля легочного сурфактанта из выдыхаемого воздуха при снижении времени проведения исследования. 2 ил., 3 пр.

Изобретение относится к области оценки поверхностных свойств материалов и может быть использовано для разработки энергетических нанотехнологий в различных отраслях промышленности: химической, кожевенной и меховой, легкой, пищевой, медицинской, строительной индустрии и т.д. Для установления количества жидкости, перемещаемой поверхностно-активным веществом в газовой фазе, скорости ее перемещения, для получения новых характеристик при оценке свойств различных веществ, в том числе порошкообразных наночастиц и наноматериалов, для перемещения жидкости используют поверхностно-активные вещества, способные переходить в газовую фазу при комнатных температурах, при этом поверхностно-активным веществом воздействуют на слой жидкости, находящейся на поверхности изучаемого материала из газовой фазы. Для этого изучаемый материал в виде пластины или в виде порошка помещают в центр ограничительной окружности, нанесенной на легко сменяемую поверхность или в кювету с известной внутренней площадью, и накрывают изучаемый материал слоем жидкости известной толщины. Затем заполняют капилляр обмакиванием в поверхностно-активное вещество, например изопропиловый спирт, выдерживают его в течение 5-10 мин в газовой среде, в которой проводят опыт. Для испарения с внешней поверхности капилляра поверхностно-активного вещества включают видео или кинокамеру и устанавливают заполненный капилляр на высоте 1-6 мм над центром поверхности изучаемого материала. Фиксирование происходящих изменений продолжают до тех пор, пока не закончится процесс перемещения жидкости. Отснятый видеоматериал помещают в компьютер и с помощью стандартных программ определяют время, необходимое для прорыва слоя жидкости по времени между отснятыми кадрами, скорость перемещения слоя жидкости по пройденному расстоянию краем перемещаемого слоя жидкости и времени, затраченному на перемещение, которое определяют по разности между отснятыми кадрами и скоростью съемки, а также объем перемещаемой жидкости во времени по изменению радиуса перемещаемого слоя и начальной толщиной слоя жидкости. Техническим результатом является установление количества жидкости, перемещаемой поверхностно-активным веществом в газовой фазе, и скорости ее перемещения, в получении новых характеристик для оценки свойств различных веществ, в том числе порошкообразных наночастиц и наноматериалов. 13 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области малых энергий в химии и может быть использовано при разработке нанотехнологий в разных отраслях промышленности: химической, легкой, кожевенной и меховой, пищевой, медицинской, строительной индустрии, а также в разных областях знаний. Для оценки толщины граничного слоя воды на поверхностях с разными свойствами путем определения дальности распространения межмолекулярных сил поверхности в воду с использованием способности поверхностно-активных веществ перемещать воду, находясь в газовой фазе в виде нанокапель, в разработке на этой основе новых методов и способов применения нанотехнологий для химических и энергетических целей, получения новых знаний толщину слоя воды, находящейся во взаимодействии с веществом поверхности, на которой вода находится, определяют по разности критической толщины слоя воды, при которой еще происходит прорыв этого слоя поверхностно-активным веществом из газовой фазы, и толщиной структурированного поверхностного слоя воды, равной 0,15 мм. Информацию о критической толщине слоя воды на изучаемой поверхности получают от взаимодействия поверхностно-активного вещества с поверхностью воды, фиксируя видео или кинокамерой процесс перемещения воды от подвода капилляра с поверхностно-активным веществом до окончания перемещения воды. Затем на покадровой развертке определяют время, необходимое для прорыва слоя воды, а толщину слоя воды увеличивают и определяют, при какой толщине воды прорыва слоя не происходит. За критическую толщину слоя воды принимают толщину, при которой еще происходит прорыв всей толщины воды. Техническим результатом является разработка способа определения толщины граничного слоя воды, в котором распространяется силовое поле молекул поверхности тела, на котором жидкость находится. 6 ил.

Изобретение относится к приборам для исследования температурных и концентрационных зависимостей поверхностных свойств металлических расплавов с участием компонентов с высокой упругостью пара и может найти широкое применение в научно-исследовательской практике по физике, физической химии, материаловедении, металлургии легкоплавких металлов, заводских лабораториях и т.д. Комбинированный прибор для совместного определения температурных и концентрационных зависимостей поверхностного натяжения и работы выхода электрона жидкометаллических систем с участием компонентов с высокой упругостью насыщенного пара содержит основной резервуар с чашками-подложками для формирования больших капель исследуемых жидких сплавов. Также прибор содержит электроды для фиксации фотоэмиссионных токов, плоскопараллельные оптические окошки для фотографирования капли и освещения ее поверхности сверху монохроматизированными пучками света. При этом к корпусу резервуара вакуумно-плотно присоединена «гребенка» из необходимого по плану эксперимента количества вакуумированных ампул с блокированными внутри них полусферическими стеклянными перегородками дозированными навесками второго компонента с повышенной упругостью насыщенного пара. Техническим результатом является полное исключение свободного и неконтролируемого массопереноса летучего компонента внутри прибора, точная фиксация составов каждого из сплавов исследуемых двойных и (или) тройных систем с участием летучих компонентов, многократное уменьшение или полное исключение (в зависимости от конкретно исследуемых систем) степени запыления оптических окошек и электродов измерительного отсека прибора при измерениях эмиссионных свойств исследуемых сплавов и работы выхода электрона, расширение температурного диапазона измерений ПН и РВЭ за счет уменьшения времени и интенсивности воздействия паров летучих компонентов исследуемых сплавов на внутренние стенки прибора, увеличение долговечности и эксплуатационного периода прибора без потери основных характеристик, а также возможность повторного использования прибора для изучения других систем за счет многократного уменьшения общего времени воздействия паров агрессивных летучих компонентов исследуемых сплавов на материал, из которого изготовлен прибор. 2 ил.

Изобретение относится к технической физике, а именно к определению физико-химических параметров металлических расплавов путем измерения плотности и поверхностного натяжения неподвижно лежащей на подложке эллипсовидной капли образца расплава посредством фотоэлектронной объемометрии. Образец расплава в виде капли помещают на подложку в вакуумной камере электропечи горизонтального типа и посредством фотоприемника получают силуэт капли расплава. Перед вакуумной камерой размещают коммутируемый оптический излучатель, который включают в момент прекращения регистрации фотоприемником собственного свечения капли образца расплава во время ее охлаждения. С помощью излучателя освещают каплю расплава и по отраженному оптическому сигналу силуэта капли определяют объем и плотность капли вплоть до температуры ее остывания. Технический результат заключается в увеличении температурного диапазона измерений плотности расплава. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для определения параметров мелкодисперсной водогазовой смеси перед закачкой в пласт. Техническим результатом является обеспечение проведения измерения дисперсности водогазовой смеси как для прозрачной, так и для непрозрачной дисперсионной среды. Способ включает получение водогазовой смеси под повышенным давлением, отбор пробы водогазовой смеси и перевод ее в измерительную емкость при том же давлении. Перед проведением измерения определяется объем измерительной емкости, а в процессе измерения непрерывно регистрируется изменение давления свободного газа внутри измерительной емкости и объем свободного газа, соответствующее ему приращение объема свободного газа, определятся общее количество газа, содержащегося в отобранной пробе, затем определяется зависимость ΔР от объема свободного газа в емкости, которая затем пересчитывается в зависимость изменения давления (ΔР) от относительной доли текущего значения массы свободного газа miг/mг, где mг - общее количество газа mг, содержащегося в отобранной пробе, miг - текущее значение массы свободного газа, далее определятся радиус газовых пузырьков, содержащихся в доле текущего значения массы свободного газа по формуле: r i = 2 σ Δ P i ,  где σ - межфазное натяжение, и вычисляется функция распределения радиуса пузырьков. 3 з.п. ф-лы, 1 пр., 1 табл.
Наверх