13.2_弯曲表面上附加压力和蒸气压力.ppt

上节问题回顾 表面能？ 比表面能？ 比表面自由能？ 表面张力？ 影响的表面张力因素？ 上节问题回顾 表面能：表面上的分子 比相同数量的内部分子多余的能量—比表面能 J· m-2 比表面能：单位表面积上的分子 比相同数量的内部分子多余的能量—比表面能 J· m-2 比表面自由能：一定T，p 下，可逆增加单位表面积所需消耗的功。 求表面自由能？ Qs? 1、同质量同体积的液体，如果形成正方体和球体，试比较其表面积大小？ Qs? 2、液体在没有外力作用下，是自动分散成小液滴还是自动形成大液滴？ 3、液体的饱和蒸汽压？液体沸点？常压下水的最高温度100?C吗？ 13.2 弯曲表面上的附加压力和蒸气压 13.2.1 弯曲表面下的附加压力 2. 在凸面上 玻璃毛细管内的水银柱 3. 在凹面上 玻璃毛细管内的水柱 小结 例如，在毛细管内充满液体，管端有半径为R’ 的球状液滴与之平衡。 实验： 毛细管现象 毛细管现象 曲率半径 R 与毛细管半径R的关系： 13.2.3 杨-拉普拉斯公式 对指定液体，在一定温度下， ? 为一定值 则： 1）对球面 R1 = R2 =R ps = 2? /R 2）对凸面 R 取正值 ps ? 0 对凹面 R 取负值 ps ? 0 对平面 R = ? ps= 0 3）球形液膜（两面）如肥皂泡 ps = 4? /R 对不同的液体， ?不同，如曲率R 相同 ps ? ? 13.2.4 弯曲表面上的蒸汽压—开尔文公式 13.2.4 弯曲表面上的蒸汽压—开尔文公式 例2 例2 解释几种现象 毛细管凝聚 过饱和蒸汽 过热液体 过饱和溶液 人工降雨 暴沸 例3 弯曲表面上的蒸汽压——Kelvin公式 弯曲表面上的蒸汽压——Kelvin公式 例4 例4 例5 例5 凸面上因外压与附加压力的方向一致，液体所受的总压等于外压和附加压力之和，总压比平面上大。相当于曲率半径取了正值。 凸面上因外压与附加压力的方向一致，液体所受的总压等于外压和附加压力之和，总压比平面上大。相当于曲率半径取了正值。 把毛细管插入水中，管中的水柱表面会呈凹形曲面，致使水柱上升到一定高度。当插入汞中时，管内汞面呈凸形，管内汞面下降。 溶液结晶的条件：固态溶质的饱和蒸气压 = 溶液中溶质的饱和蒸气压。溶液中溶质的饱和蒸气压与溶液的浓度有关，浓度越大，溶质的饱和蒸气压越大。 过饱和溶液：温度低于结晶温度，应该结晶而未结晶的溶液。 总结： 微小液滴的饱和蒸气压 ……开尔文公式 当r ＞0 小液滴 Pr ＞ Pg 过饱和蒸气 当r ＜0 小气泡 Pr ＜ Pg 过热液体 微小晶体的饱和蒸气压 ＞普通晶体的饱和蒸气压 微小晶体熔点低于普通晶体 过冷液体 微小晶体溶解度大于普通晶体 过饱和溶液 介稳状态：过饱和蒸气、过热液体、过冷液体、过饱和溶液 都不是真正的平衡状态，然而这种状态有时却能 维持很久，称为介稳状态。 液体的饱和蒸汽压？ 6、加热密闭容器中的液体能否看到沸腾现象？ 对小液滴与蒸汽的平衡，应有相同形式，设气体为理想气体。 平液体（T,pl0) 正常蒸汽(T,p0) 小液滴（T,pl,r) 小液滴蒸汽(T,pg,r) pl pg r 随 p 的变化率？ （理想气体） pl pg r 与γ关系？ --Kelvin公式 摩尔质量 密度 已知20℃水的表面张力为0.072 N?m-1，? = 1g? cm-3， 0℃时水的饱和蒸气压为610.5 Pa，在0℃ ～ 20℃内水的?vapHm=40.67kJ?mol-1。求：20℃时半径为10-9m 水滴的饱和蒸气压。 解：首先求20℃时平面水的饱和蒸气压。 温度与蒸气压关系？ 克-克方程： p(293K)=2074Pa (平面) 根据Kelvin公式 pr= 6011Pa p(293K) = 2074Pa (平面) 液滴容易蒸发？ 蒸汽容易凝聚？ 介稳状态(亚稳状态) 在热力学上不稳定 而在动力学上却能暂时 稳定的状态。 新相不容易形成 弯曲液面的附加压力及后果 亚稳状态及新相的生成 亚稳状态 稳定状态 微小新相 G 如果水中仅含有半径为