界面 表面张力.ppt

* 通常有液—气、固—气、固—液、液—液、固—固等界面。对固—气界面及液—气界面亦称为表面。 ● 界面及界面现象： 界面——存在于两相之间，厚度均为几个分子大小的一薄层，简称界面。 在相界面上普遍存在的物理化学现象称为界面现象。 在界面上有一些特殊的现象：如荷叶上的水滴呈球形，在光滑玻璃上汞滴自动呈球形，水在毛细管中自动上升，固体表面自动吸附某些物质（如活性炭）……等. 气 液 r m’ m r 下图中r为分子作用力半径，一般取厚度=r的一薄层为表面层 ● 界面现象产生的原因：由于界面层的分子和内部分子的处境不同，致使界面层（表面）分子的能量比内部分子高。以液体和其蒸气构成的体系为例分析：（这里的界面是 液—气界面，又称为表面。） 如有一个分子m在内部（体相），一个分子m’在表面层，分别画出分子作用力圈。斥力只和邻近分子有关，m，m’受斥力相等，但二者受的引力不等。表面层分子m’缺少了一些能和它相吸的分子。引力使势能下降，这样表面层分子的势能就比体相内分子高一些。 表面层分子的势能比体相内分子的势能高。表面愈大，则有愈多的分子在表面层，整个体系的势能就愈高。 任何体系有自动减少势能的趋势，这就导致： ① 液体表面有自动收缩的趋势 ② 界面层分子有自发吸附外来分子使势能下降的趋势 ③ 欲产生新的表面，即把分子从体相移到表面，就需消耗外功。（称为表面功，它是非体积功的一种W表’） ●液体的表面张力 （1）表面张力及作用力方向 物理学中表面张力的定义是“和液面平行，垂直作用于单位分界边缘上的力” γ = F/l，单位：N/m。 （2）表面张力的实验： L γ dl M N F 图为一个带有可滑动金属线MN的金属框，把框子从皂液中取出，二边形成二个薄膜。如用针把二层膜刺破，则MN向右方收缩。欲维持MN静止，必加一个力F，F垂直至MN，平行于表面 F∝2L；F= γ ·2L； γ =F/2L 表面张力：引起液体表面收缩的单位上的力 表面张力 γ γ γ γ γ γ 此实验证明，液体表面层存在着一个平行于液面，垂直于分界线的力，此力使表面收缩 —— 表面张力。 对于弯曲液面，表面张力则与液面相切。 *