БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (ПО)

Приведённые выше закономерности П. и. справедливы (подтверждены опытом) для однородных поверхностей. Однако на практике чаще приходится иметь дело с неоднородными поверхностями. на которых l 0 , l i, j и N неодинаковы на различных участках. В таких случаях указанные зависимости a от Т и Е сохраняются для некоторых усреднённых значений l 0, l i и j.

П. и. широко используется в ионных источниках различного назначения, в чувствительных детекторах частиц, для компенсации объёмного заряда электронов в термоэлектронных преобразователях, перспективна для создания плазменных двигателей, а также лежит в основе многих методов изучения физико-химических характеристик поверхностей твёрдых тел и взаимодействующих с ними частиц.

Лит.: Зандберг Э. Я., Ионов Н. И., Поверхностная ионизация, М,, 1969.

Н. И. Ионов.

Рис. 2. Характерные зависимости степени поверхностной ионизации a в стационарных процессах от температуры T: 1 — для случая, когда теплота десорбции иона l i, меньше теплоты десорбции нейтральной частицы l 0; 2 — в случае, когда l i>l 0. T 0— температурный порог поверхностной ионизации.

Рис. 1. Потенциальные кривые взаимодействия систем поверхность твёрдого тела — нейтральная частица (А) и поверхность — положительный ион (А +); х — удаление от поверхности; U(x) — энергия связи частицы с поверхностью. Расстояние х рсоответствует равновесному состоянию частицы у поверхности, а глубины «потенциальных ям» l iи l 0равны теплотам десорбции иона и нейтральной частицы соответственно. Разность l i—l 0в данном случае равна разности энергии ионизации eV нейтральной частицы (V — её ионизационный потенциал, е — заряд электрона) и работы выхода поверхности ej.

Пове'рхностная море'на, обломочный материал, залегающий на поверхности ледника. Образуется за счёт падения на ледник обломков горных пород со склонов долины, а также путём вытаивания его из толщи самого льда.

Пове'рхностная си'лав механике, сила, приложенная к точкам поверхности тела. Пример П. с. — атмосферное давление на поверхность тела.

Пове'рхностная эне'ргияв термодинамике, избыток энергии в тонком слое вещества у поверхности соприкосновения тел (фаз) по сравнению с энергией вещества внутри тела. Полная П. э. складывается из работы образования поверхности, т. е. работы, необходимой для преодоления сил межмолекулярного (или межатомного) взаимодействия при перемещении молекул (атомов) из объёма фазы в поверхностный слой, и теплового эффекта, связанного с этим процессом. В соответствии с термодинамическими зависимостями удельная полная П. э.

u = s + q = s — ,

где s — удельная свободная П. э., тождественно равная для подвижных жидкостей поверхностному натяжению, q — скрытая теплота (связанная энергия) единицы площади поверхности, Т — абсолютная температура и — удельная поверхностная энтропия, имеющая обычно отрицательную величину. Свободная П. э. с ростом температуры уменьшается, тогда как полная П. э. неполярных (неассоциированных) жидкостей остаётся постоянной, а полярных — несколько возрастает. Так, для воды при 0, 20 и 100 °С значения u соответственно равны 117, 120 и 129 мдж/м 2 или эрг/см 2. С приближением к критической температуре различие в составе и свойствах контактирующих фаз сглаживается, поверхность раздела фаз исчезает и П. э. обращается в нуль. П. э. влияет на многие физико-химические свойства твёрдых тел и жидкостей. Особенно возрастает её роль в высокодисперсных коллоидных системах, где поверхность раздела фаз предельно велика.

Лит. см. при ст. Поверхностное натяжение и Поверхностные явления.

Л. А. Шиц.

Пове'рхностная эро'зия, смыв поверхностного слоя почвы в результате действия ливневых дождей и талых вод. См. Эрозия, Поверхностный сток.

Пове'рхностно-акти'вные вещества', вещества, способные накапливаться (сгущаться) на поверхности соприкосновения двух тел, называемой поверхностью раздела фаз, или межфазной поверхностью. На межфазной поверхности П.-а. в. образуют слой повышенной концентрации — адсорбционный слой (см. также Мономолекулярный слой ).

Любое вещество в виде компонента жидкого раствора или газа (пара) при соответствующих условиях может проявить поверхностную активность, т. е. адсорбироваться под действием межмолекулярных сил на той или иной поверхности (см. Адсорбция ) , понижая её свободную энергию. Однако поверхностно-активными обычно называются лишь те вещества, адсорбция которых из растворов уже при весьма малых концентрациях (десятые и сотые доли %) приводит к резкому снижению поверхностного натяжения.

Типичные П.-а. в. — органические соединения дифильного строения, т. е. содержащие в молекуле атомные группы, сильно различающиеся по интенсивности взаимодействия с окружающей средой (в наиболее практически важном случае — водой). Так, в молекулах П.-а. в. имеются один или несколько углеводородных радикалов, составляющих олео-, или липофильную, часть (она же — гидрофобная часть молекулы), и одна или несколько полярных групп — гидрофильная часть (см. также Гидрофильность и гидрофобность ). Слабо взаимодействующие с водой олеофильные (гидрофобные) группы определяют стремление молекулы к переходу из водной (полярной) среды в углеводородную (неполярную). Гидрофильные группы, наоборот, удерживают молекулу в полярной среде или, если молекула П.-а. в. находится в углеводородной жидкости, определяют её стремление к переходу в полярную среду. Т. о., поверхностная активность П.-а. в., растворённых в неполярных жидкостях, обусловлена гидрофильными группами, а растворённых в воде — гидрофобными радикалами.

По типу гидрофильных групп П.-а. в. делят на ионные, или ионогенные, и неионные, или неионогенные. Ионные П.-а. в. диссоциируют в воде на ионы, одни из которых обладают адсорбционной (поверхностной) активностью, другие (противоионы) — адсорбционно неактивны. Если адсорбционно активны анионы, П.-а. в. называются анионными, или анионоактивными, в противоположном случае — катионными, или катионо-активными. Анионные П.-а. в. — органические кислоты и их соли, катионные — основания, обычно амины различной степени замещения, и их соли. Некоторые П.-а. в. содержат и кислотные, и основные группы. В зависимости от условий они проявляют свойства или анионных, или катионных П.-а. в., поэтому их называют амфотерными, или амфолитными, П.-а. в.