38附加压力,纳米材料的热性质.pptVIP

* * 作业：5； AI7.37 (AII7.38) 阅读：A. 7.7 11－1 基本概念 三、表面张力 (Surface tension) 1. 定义： 2. 与比表面能的关系： 3. 影响表面张力的主要因素 所以? 与T，p，组成有关。 对于纯液体， ? ＝f（T，p） (1) T 对? 的影响：T↑，l-g差异↓， ?↓ 即 p对? 的影响很小 (2) p对? 的影响： 四、巨大表面系统是热力学不稳定系统 表面能?A随A的增大而增大 例如：1g水（25?C） (1) 球体，A=4.85×10-4 m2， ?A = 3.5×10-5 J， 可忽略； (2) 若为r＝10-9m的小球， A=3000 m2， ?A = 220 J。(可使1g水升温50K) 因此，巨大表面系统是高G系统 11－2 弯曲表面下的附加压力 (Additional pressure under curved surface) 一、附加压力的产生 以液体表面为例 A B p p外 平面AB，受力平衡，p＝p外 A B p p外 凸面AB， ?不能完全抵消，合力指向液体内部，p p外 A B p p外 凹面AB， ?不能完全抵消，合力指向外部，p p外 定义：界面两侧(p与p外)的压力差，?p 产生原因：在弯曲界面上，表面张力不能相互抵消。 ?p的方向：?p加在曲率半径中心一侧 r ? 设想剖面 二、附加压力的大小——Young-Laplace方程 以半径为r 的小液滴为例 Y－L方程 (1) 意义：?p是由?引起的一种表面现象。 (2) 小气泡 大气泡 (3) 对由液膜形成的气泡，Y－L方程为 (4) 其他弯曲界面的Y－L方程： 例：室温时小水滴，r =1mm时， ?p≈200Pa (1.5mmHg) r =10-5mm时， ?p≈145p? ∴ 当颗粒半径可用mm描述时，可忽略?p；当颗粒半径小至不可用mm描述时(超细粉，纳米材料)，由于?p值巨大，会使液、固体许多性质发生巨变，与正常液、固体不同。 11－3 纳米颗粒材料的热性质（Young-Laplace方程的应用） 一、弯曲表面下液体的蒸气压 定性说明：在一定T和(p外)下，当液滴半径r很小时，压力p很大，其?很高，从而蒸气压增大。 定量计算：在一定T和p外下，半径为r的液滴的蒸气压为 pV，则 即 (pvo：正常值) Kelvin方程 (1) 各量的意义： pv—半径为r小液滴的蒸气压 pvo—蒸气压的正常值(查手册) ? —液体的表面张力 M—液体的摩尔质量 ?—液体的密度 (2) r↓， pv↑ (3) 固体颗粒的蒸气压也 服从Kelvin方程 g 如何变化？ 二、固体颗粒大小(粒度)对溶解度的影响： sln xBo B(s) ?p可忽略 ?B(s) = ?B(sln) 定性说明：在一定T和(p外)下，正常溶解度xBo(可查手册) 若将B(s)变成纳米颗粒(作表面功)，则 r↓ ?B(s) ↑, ?B(s, r) ?B(sln) ∴ B(s)将溶解。即xBo对纳米颗粒而言是不饱和浓度。 xB xBo，表明小颗粒更易溶解。 定量计算 (1) 各量的意义： xB—半径为r小固体颗粒的溶解度。 xBo—正常溶解度 ?s-l—固体与溶液间的界面张力 MB—溶质的摩尔质量 ?B—固态溶质的密度 (2) xB xBo， 且r↓， xB ↑：颗粒越小，越容易溶解。 三、固体颗粒大小对熔点的影响： l Tmo s ?p可忽略 ?(s) = ?(l) 定性说明：正常熔点的意义是在101325Pa下，… 若等温下将固体变成纳米颗粒，则 ?(s, r) ?(l) ∴ s将熔化。表明Tmo不是纳米颗粒的熔点， Tm Tmo ，表明小颗粒更易熔化。 定量计算： 自学 *