物理化学 10 小结与例题.ppt

一、界面现象 对于只有一种表面的多组分系统: dU=TdS-pdV+ ? dAs+∑μBdnB dH=TdS+Vdp+ ? dAs+∑μBdnB dA=-SdT-pdV+ ? dAs+∑μBdnB dG=-SdT+Vdp+ ? dAs+∑μBdnB 三. 固体表面 Surface of Solids 固体与液体表面的不同点: (1)固体表面不像液体那样易于缩小和变形 (2)固体表面是不均匀的　 　　在固体或液体表面，某种物质的浓度与体相浓度不同的现象称为吸附 吸附剂:具有吸附能力的固体物质 吸附质:被吸附物质 产生吸附现象的原因：固体表面层的分子受力不平衡。 Gibbs公式的验证 (1)鼓泡法: (2)切层法:(NcBain) 切层厚度:0.1mm, 误差:10% (3)放射性同 位素示踪法: (Salley,Dxon) 测量厚度:0.006mm 填空题 选择题 Γ Γ∞ c 应用： 由Γ ∞求每个被吸附的表面活性物质分子的横截面 吸附趋于饱和时可用Langmuir 吸附等温式来表示吸附量与浓度的关系。 例:19℃时丁酸水溶液的表面张力可表示为: 试计算(1)c =0.200mol/dm3时Γ (2)bc1时的Γ∞ ,并计算丁酸分子所占面积 1.半径为r的球形肥皂泡内的附加压力是 。 Answer: ΔP = 4γ/r 2.液滴的半径越小,饱和蒸气压越 ，液体中的气泡半径越小,气泡内液体的饱和蒸气压越 。 Answer:大; 小 3.憎液固体，其表面不能为液体所润湿，其相应的接触角θ 90°。 Answer:大于 上页 下页 * 第十章小结 界面：所有两相的接触面。 表面：与气体接触的界面。 气—液界面 液—液界面 固—液界面 固—气界面 固—固界面 界面现象 (表面现象) 上页 下页 在恒温恒压下,可逆地增加系统的表面积dAs,则环境对系统所做的功正比于表面积的增量 dG=δW’= ? dAs 1、液体的表面功及表面Gibbs函数 表面吉布斯函数 ? 的物理意义： δW’= ? dAs=fdx fdx= ? 2Ldx ? =f/2L =力/总长 ? 的单位:N·m-1 ? 为作用在单位长度上液体表面 的收缩力,又称表面张力 2、表面张力 ? L ? L 2? L 表面张力的方向 对于平液面,表面张力的方向总是与外力 相反,与液面平行且垂直作用于分界线上。 ? L ? L 对于弯曲液面,表面张力的方向与曲面相切,与分界边缘垂直。 ? ? ? ? Δp=pl - pg Δp=pg - pl 附加压力的方向：朝着圆心 二. 弯曲液面的附加压力 The Saturated Vapour Pressure of The Curved surface (1) 该形式的Laplace公式适用于球形液面。 (2) Δp与r 成反比；对平液面：r →∞，Δp→0， (3) Δp永远指向球心。 例: (1)小液滴 (2)液体中的气泡 (3)肥皂泡 Laplace方程 (4)毛细管连通两个大小不等的气 泡 Δp (5) Δp=2? /R’=ρgh h= 2 ? /R ρg 2.当曲面为球面的一部分时: 毛细现象 1.曲率半径R与毛细管半径R的关系： R=R/cosq 如果曲面为球面 R=R。 足够长的时间 半径不同的小水滴 p*反比于曲率半径 结论：根据液体蒸气压的大小决定于液体分子向空间逃逸 的倾向，可知： 2.微小液滴的饱和蒸气压—Kelvin公式 对于凸液面:r 0 prp 对于凹液面:r 0 prp 对于平液面:r →∞ pr=p 例：毛细凝结现象：一定T下平液面尚没达到 饱和的蒸气 而对毛细管内的凹液面已达到饱和 或过饱和状态。由pr/p可计算多孔性催化剂的 孔径。 喷雾干燥：当水滴的半径小到1×10-9m时， 其饱和蒸气压几乎是平液面的3倍。 Kelvin公式 3.亚稳状态及新相的生成 T p* l g 露点：T小 T正常 小液滴气—液平衡线 正常气—液平衡线 过饱和蒸气:在一定的温度及其饱和蒸气压下该凝 结而未凝结的气体 例：人工降雨 Wilson云雾室：让放射线通过过饱和蒸气， 以此来观察放射线运动的轨迹 过热液体:加热到沸点以上也不沸腾的液体 ∵p = p静+p大气压+Δp= ρgh + p大气压+2 ?/r ∴液体内部产生气泡所需的温度T＞T正常 p大气压 静液压p静 p l g