Determination of the surface tension for binary ionic solutions by means of Butler model

• Autorzy: Iwanciw J. , Kalicka Z. , Kawecka-Cebula E. , Pytel K.

Warianty tytułu

PL

Obliczanie napięcia powierzchniowego dwuskładnikowych roztworów jonowych na podstawie modelu Butlera

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

It was attempted in this work to study the applicability of Butler approach to the metal oxide solutions. First of all, the authors tried to determine the impact of the thermodynamic activity coefficients of the components of the bulk phase on the surface tension. The activity coefficients series expansions reported by Ban-ya and one of the authors of this work were used. The model equations were solved by means of a Newton regression method, which allowed to calculate the components contents in the surface phase. Those contents were subsequently substituted into the modified Butler master equation, which gave desired final surface tensions estimates for the considered oxide binaries. The computations were done for liquid MnO-SiO2 system (at 1843 K and 1990 K) and subsequently for MnO-AI2O3 (at 2058 K) and MnO-CaO (at 2473 K) systems. For MnO-SiO2 system at 1843 K, the obtained results could be compared to the experimental ones and a fairly good agreement was found. For MnO-Al2O3 and MnO-CaO systems, unfortunately, there is no experimentally measured surface tension data, therefore it was not possible to make any comparison. Nevertheless, the model may be quite useful for the surface tension estimates for the systems, which have not been yet investigated and such model calculations like presented in this work may provide acceptable predictions.

PL

W pracy podjęto próbę zastosowania modelu Butlera do roztworów tlenków metali. Głównym celem było zbadanie wpływu wartości aktywności termodynamicznej składników roztworu na napięcie powierzchniowe. Do obliczeń przyjęto rozwinięcia na współczynniki aktywności zaproponowane przez Ban-ya oraz niezależnie przez jednego z autorów niniejszej pracy. Równania modelu Butlera rozwiązano metodą regresji Newtona, w celu otrzymania stężeń składników w fazie powierzchniowej. Po wprowadzeniu tych stężeń do równań Butlera uzyskano ostatecznie wartości napięcia powierzchniowego dla rozważanych binarnych układów tlenkowych. Obliczenia przeprowadzono dla ciekłych układów MnO-SiO2 (w temperaturach 1843 K i 1990 K) oraz MnO-Al2O3 (2058 K) i MnO-CaO (2473 K). W przypadku układu MnO-SiO2 w 1843 K wyniki obliczeń porównano z wynikami eksperymentalnymi, uzyskując dość dobrą zgodność. Niestety w przypadku MnO-Al2O3 oraz MnO-CaO takie porównanie było niemożliwe z powodu braku danych eksperymentalnych. Jednak wydaje się, że model może być użyteczny do oceniania napięcia powierzchniowego układów nie zbadanych pod tym kątem eksperymentalnie, dostarczając prognoz możliwych do zaakceptowania.

Słowa kluczowe

EN

surface tension; Butler model; binary oxide solutions

PL

napięcie powierzchniowe; model Butlera; roztwór tlenkowy dwuskładnikowy

• Wydawca: AGH University of Science and Technology Press
• Czasopismo: Metallurgy and Foundry Engineering
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 31, No 1
• Strony: 75--86
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Iwanciw J.

• Faculty of Metallurgy and Materials Science, Iron Alloys Metallurgy Department, AGH University of Science and Technology, Kraków, Poland

autor

Kalicka Z.

• Faculty of Metallurgy and Materials Science, Heat Engineering and Environmental Protection Department, AGH University of Science and Technology, Krakow, Poland

autor

Kawecka-Cebula E.

• Faculty of Metallurgy and Materials Science, Heat Engineering and Environmental Protection Department, AGH University of Science and Technology, Krakow, Poland

autor

Pytel K.

• Faculty of Metallurgy and Materials Science, Heat Engineering and Environmental Protection Department, AGH University of Science and Technology, Krakow, Poland

Bibliografia

• [1] Butler J.V.A.: Proc.Roy.Soc.A, 135 (1932), 348
• [2] Ueda T., Tanaka T., Hara S.: Z. Metallkd., 90 (1999), 342-347
• [3] Choi J.Y., Lee H.G.: ISIJ Int., 42 (2002), 221-228
• [4] Tanaka T., Hach K., Iida T., Hara S.: Z.Metallkd., 87 (1996), 380-389
• [5] Tanaka T., Hara S.: Z. Metallkd., 90 (1999), 348-354
• [6] Lumsden J.: Discussion of the Faraday Society, 32 (1961), 138 in [5]
• [7] Sawada S., Nakamura K.: J. Phys. C, Solid State Phys., 12 (1979), 1183 in [5]
• [8] Ban-ya S.: ISIJ Int., 33 (1993), 2-11
• [9] Iwanciw J.: Archives of Metallurgy, 49 (2004), 595-609
• [10] Slag Atlas, 2nd ed., VDEh, Düsseldorf, 1995