Energía superficial
La energía superficial , también energía superficial libre , la energía superficial de Gibbs es una función termodinámica que caracteriza la energía de interacción intermolecular de las partículas en la interfase con las partículas de cada una de las fases en contacto. Otra definición de energía superficial es la energía potencial que se concentra en la interfase (interfaz) requerida para formar una unidad de superficie. Es redundante en comparación con la energía en el volumen, es decir, no es igual a cero. La unidad de medida en el sistema SI es J / m 2 .
La existencia de energía superficial libre, junto con la tensión superficial, es la causa de la aparición de estados metaestables (estados de sobreenfriamiento, sobresaturación).
Descripción física
La energía superficial es directamente proporcional a la energía de interacción interfacial específica o tensión superficial σ y el área de interfaz específica S:
.
Para un cambio infinitesimal:
La energía de superficie libre G s a presión constante coincide con la función termodinámica: la energía de Gibbs que caracteriza el estado de la interfase en sistemas heterogéneos .
Debido a la dependencia de G s de la tensión superficial y el área de interfaz específica, todos los fenómenos superficiales ocurren espontáneamente si se cumple una de las siguientes condiciones:
,
o
,
o
.
Es decir, de acuerdo con la segunda ley de la termodinámica , todos los procesos espontáneos ocurren con una disminución en la energía del sistema. En este caso, con energía decreciente G s .
Los procesos espontáneos que ocurren con una disminución en el valor de G s debido a una disminución en el área superficial de la fase incluyen:
- coalescencia - el proceso de coalescencia de partículas (agrandamiento) de gotas o burbujas dentro de un medio en movimiento (líquido, gas) o en la superficie de un cuerpo.
- la coagulación y la floculación son procesos de pegado y agrandamiento de partículas de la fase dispersa .
Los procesos espontáneos que van con una disminución en el valor de G s debido a una disminución en el valor de la tensión superficial σ incluyen: procesos de humectación , adhesión , sorción , etc.