5.2.1.Обобщенное уравнение термодинамики для систем с поверхностями раздела

Поверхностные явления удобно классифицировать в соответствии с объединенным уравнением первого и второго начал термодинамики, в которое входят основные виды энергии

, (5.7)

где G - энергия Гиббса; S - энтропия; Т - температура; V - объем; Р -' давление; - поверхностное натяжение; А - площадь поверхности; -химический потенциал и число частиц в системе (атомов, молей) ;-го ком­понента; - электрический потенциал; q - количество электричества.

В системах с высокоразвитой поверхностью вклад слагаемого в общую энергию большой и его уменьшение может происходить либо за счет сокращения площади поверхности А (в случае поликристаллической

пленки за счет коалесценции зерен при миграции границ), либо за счет уменьшения поверхностного натяжения , т.е. образования низко­энергетических поверхностей раздела. При этом поверхностная энергия может переходить в другие виды энергии, что отвечает определенным поверхностным явлениям, таким как изменение реакционной способности, изменение диффузионной и кинетической активности, возникновение раз­нообразных электрических, магнитных явлений и др.

Важную группу составляют электрические поверхностные явле­ния: поверхностная проводимость, поверхностный электрический по­тенциал, электронная эмиссия и др. Все они связаны с образованием на меэкфазной границе двойного электрического слоя в результате эмиссии электронов или специфической эмиссии ионов, а также ориентации ди­полей в поле поверхностных сил.

К поверхностным явлениям относятся также когезия, адгезия, смачи­вание и ряд других, играющих важную роль при разработке композитов.

Поверхностные явления имеют важное значение в фазовых про­цессах. на стадии зарождения фаз. Они создают энергетический барьер, определяющий кинетику процесса и возможность существования метастабильных состояний, а при контакте массивных фаз регулируют ско­рость тепло- и массообмена между ними.