界面现象课件.pptxVIP

1界面现象界面：两相的接触面。气—液界面固—气界面液—液界面固—液界面固—固界面表面现象气、液、固表面：固、液相与气相的接触面。

2日常自然界中许多现象与界面的特殊性质有关:汞在光滑的玻璃上呈球形，在玻璃管中呈凸形。水在光滑的玻璃上完全铺展，在玻璃管中上升，呈凹形。固体表面会自动吸附其它物质。微小液滴更易于蒸发。产生表面（界面）现象的原因

3与一般体系相比，小颗粒的分散体系有很大的表面积，它对系统性质的影响绝对不可忽略。例：总表面积314.16m2表面积相差106倍直径10nm的圆球形小液滴分成1018个直径为1cm的球型小水滴表面积：3.1416cm2

4高的表面能必将引起特殊的表面性质。人脑的总表面积比猿脑大10倍；绿叶具有大的质量表面，提高了光合作用的量子效率；固体催化剂的催化作用，在于其高活性的表面；达到nm级的超细微粒具有巨大的比表面积，因而具有许多独特的表面效应，成为新材料和多相催化方面的研究热点。

51.液体的表面张力，表面功及表面吉布斯函数物质表面层的分子与体相中分子所处的力场是不同的。以气-液表面分子与内部分子受力情况为例，如左下图。§8.1表面吉布斯函数液体内部的任一分子，皆处于同类分子的包围之中，平均来看，该分子与周围分子间的吸引力是球形对称的，各个方向上的力彼此抵消，其合力为零。然而表面层的分子处于不对称的环境中。

6液体内部分子对它的吸引力，远远大于液面上蒸气分子对于它的吸引力。使表面层分子受到指向液体内部的合力。因而液体表面的分子总是趋向移往液体内部，力图缩小表面积。为什么小液滴总是呈球形－因为球形表面积最小，肥皂泡要用力吹才能变大－扩大表面积需要对系统作功。

7实验:F无摩擦、可自由活动肥皂膜ldx若用钢丝制成一框架，如上图。一边为可以自由活动的金属丝，将此金属丝固定后，使框架沾上一层肥皂膜，若放松金属丝，肥皂膜会自动收缩以减小表面积。要使膜维持不变，需在金属丝上加一力F，其大小与金属丝长度l成正比，比例系数?。因膜有两个表面，故有：?－表面张力，沿着液体表面,垂直作用于单位长度线段上的紧缩力，单位N·m-1

8(a)(b)表面张力存在

9另一方面，当用外力F，使金属丝非常缓慢地向下移动dx，皂膜面积增大dAs，则表面张力作可逆表面功：?可理解为：使液体增加单位表面时环境所需作的可逆功，称比表面功。单位：J·m-2。因为，恒温，恒压下，可逆非体积功，等于系统的吉布斯函变：所以：?等于系统增加单位面积时，吉布斯函数的增加，所以，?也称为比表面吉布斯函数。单位J·m-2

10表面张力、单位面积的表面功、单位面积的表面吉布斯函数三者的数值、量纲等同，但它们有不同的物理意义，是从不同角度说明同一问题。2.热力学公式对一般多组分体系，未考虑相界面面积时：

11当体系作表面功时，G还是面积As的函数

12在T,P,n一定,则dG=?dAs讨论1设在等温等压下内部分子移到表面，使系统表面积自一可忽略的面积增加到As，表面吉布斯函数自G0s增加到Gs为表面变化的方向提供热力学判断准则

131、?一定时：?dAS0时为自发。即?一定的体系，表面积减小的方向为自发方向；如小液滴的自发合并长大。2、AS一定时：Asd?0时为自发。即AS一定的体系，表面张力减小的方向为自发方向；如吸附现象。3、?、AS皆可变时：如润湿现象

14分散过程的熵变：分散过程的焓变：ΔAS增加时，ΔG增大，∴为非自发。?随T的变化率为负，当ΔAS增加时，ΔS增大。ΔAS增加，ΔH亦增大，为吸热过程Gibbs函数变：?恒定时积分讨论2：定T定p、组成恒定的分散过程热力学

153.影响表面张力的因素表面张力与物质的本性有关,分子之间的作用力越大则表面张力也越大.?(金属)?(离子)?(极性)?(非极性)与接触相的性质有关温度增加,分子之间的作用力减弱,所以大多数物质的表面张力也都将减小与溶液的组成有关

16§8-2液体的表面现象1、弯曲液面的附加压力弯曲液面的内外压力差.?P=Pl-PgPl与Pg分别代表液体一侧和气体一侧所承受的压力.（1）、平面液体：表面张力的合力为零。σl-gdAF=0σl-gσl-gσl-gdAΔp：紧压力l（2）、凸面液体：表面张力的合力指向液体内部。

17（3）、凹面液体表面张力的合力指向液体外部。dAΔp：提升力σl-glσl-g拉普拉斯方程弯曲液面附加压力的大小与液体表面张力及液面曲率半径之间的关系符合（此处特指球面：