Zincir moleküler sıvıların yüzey geriliminin bulk özellikleri ile ilşkilendirilmesi
Linking the bulk properties of surface tension of chain molecular liquids
Yazar: CİHAT BOYRAZ
Danışman: PROF.DR. UĞUR YAHŞİ
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2004
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
ÖZET ZİNCİR MOLEKÜLER SIVILARIN YÜZEY GERİLİMİNİN BULK ÖZELLİKLERİ İLE İLİŞKİLENDİRİRLMESİ Son yıllarda yüzey gerilimi araştırmaları, kaplama, yapışma, terleme ve köpürme gibi hem endüstriyel uygulamaları hem de fiziksel birçok olayın tanımlanması ve anlaşılmasında önemli bir rol oynamaktadır. Bu konuda deneysel ve teorik olarak birçok çalışmalar yapılmaktadır [1-4]. Bu çalışmada S-S teorisi üzerine geliştirmiş olduğumuz yüzey gerilimi modeli anlatılacaktır [5]. Bu çalışmanın bir amacı S-S teorisinden bulk için elde edilen PVf verilerini modelimizde kullanarak yüzey gerilimi verilerini tahmin etmek sistem parametrelerini hesaplamaktır. Bu çalışmanın diğer amacı yüzey gerilimi modelimizde ortaya çıkan parametrelerin zincir uzunluğuna göre davranışını incelemektir. Modelimizde kesikli ara yüzey modeli (discrete interface model) [5] temel alınarak S-S teorisi parametreleri cinsinden sistemin Helmholtz enerjisi yazıldı ve buradan yüzey gerilimi bağıntısını elde edildi. Çalışmamızda kullanılan hidrokarbonlar n = 11, 16, 24, 78 ve 150 zincir uzunluğuna sahip lineer polietilen hidrokarbonlardır ve bunların deneysel yüzey gerilimi verileri Gregory ve Dee [6] tarafından yayınlanan makaleden alınmıştır. Modelimiz ile birlikte öngördüğümüz yüzey derinlik faktörü b, bir zincir molekülün yüzeyde kalan segmentlerinuv sayısı £ yüzey segmentlerinin etkileşmedikleri (bağ yapmadıkları) koordinasyon sayısı zs ve yüzeydeki segmentlerin serbestlik dereceleri cs gibi nicelikler zincir uzunluğuna göre ve birbirlerine göre değişimleri incelendi. Örneğin zs= 1 için £ değeri zincir uzunluğu arttıkça eksponansiyel artığını ve 4.93 değerine doyuma ulaştığı görülmektedir. Oysaki yüzey derinlik faktörü b değeri ise

Abstract:
ABSTRACT LINKING THE BULK PROPERTIES OF SURFACE TENSION OF CHAIN MOLECULAR LIQUIDS In recent years, investigations on surface tension play very important roles in description and understanding of many physical processes such as coating, adhesion, wetting and foaming as industrial applications. Theoretical and experimental several studies are employed in this topic. [1-4] The surface tension model based on S-S theory that we have developed in this thesis w ill b e e xplained [ 5]. Onepurposeofthiss tudy i s t o e stimate t he s urface tension data and calculate the system parameters in our model using PVT data obtained for bulk from S-S theory. The other purpose of this study is to examine the behaviors o f c hain 1 ength p arameters i n o ur s urface t ension m odel. In o ur m odel based on discrete interface model, the Helmholtz free energy of the system [5] was written in terms of the S-S theory parameters, and from Helmholtz free energy the expression of surface tension was obtained. The hydrocarbons used in our study, chain lengths n=ll, 16, 24, 78, and 150, are linear polyethylene hydrocarbons and their surface tension data are taken from the article published by Gregory ve Dee [6] In our model, the surface depth factor b, the number of segments on the surface of a chain molecule^, the number of noninteracting coordinations of surface segments zs, and degrees of freedom of these segments on the surface cs were investigated according to chain lengths of these segments and the variations of these dependent on quantities each other. For example, for zs=l £ values increase exponantially as the length of chain values increase and it is observed to saturate for the value of 4.93. However, the surface depth factor, b, behaves inversely against^. That is, it decreases exponentially and the value of b becomes unvarying at 1.41 for the infinite chain lengths. IEOur result is in good agreement with the result of other studies. This model especially in the area of surface physics advancing are promising and promoting for the future studies. As an extension of this thesis, with the perspective of the existing data, this model can be applied onto other different hydrocarbons and polymer matters and studied structural relation. In addition, from the gradient surface study which we accept as an only single layer, the density of molecules or the density of holes can be explored. Temmuz 2004 Cihat BOYRAZ IV