物理化学（第四版）课件：弯曲液面的表面现象.pptVIP

表面张力σ是水平的，相互抵消，液体表面的内外两侧压力相等，都等于外压p0。平液面：引言纯液体液面形状凹液面(气泡)凸液面(液滴)§9-2弯曲液面的表面现象p0p0σσAB气液图9-4 弯曲液面的附加压力(b)气泡（凹液面）液?????????????(a)液滴(凸液面)?气???????????????????????????????1.附加压力：由于表面张力的作用，弯曲液面的气液两侧存在一压力差?p。一.弯曲液面的附加压力凸液面：附加压力指向液体内部，平衡时，液体内部的压力大于外侧压力p0+?p?气?pgpl?p液AB凹液面：附加压力指向液体外部，平衡时，液体内部的压力小于外侧压力P0-?p???p液AB气p0两种弯曲液面的附加压力rdr??p?p?图9-5?-相在?-相中dV=02、弯曲液面的附加压力的大小与表面张力及液面曲率半径的关系等温，系统总体积不变，dV=0；平衡时，dA=0。由于dV?=-dV?，则dA=-SdT-p?dV?-p?dV?+?dAs=0-p?dV?-p?dV?+?dAs=0整理得：上式称为拉普拉斯（Laplace）方程，它表达了附加压力与表面张力及曲率半径间的关系。若液面为凸面：则r0,?p为正,plpg,附加压力指向液体内部;若液面为凹面:则r0,?p为负,plpg,附加压力指向气相对于平液面:r=?,?p=0;附加压力?p总是指向球面的球心（或曲面的曲心)。若为液泡（肥皂泡）：则泡内气体的压力比泡外气体的压力大，其差值为?p=4?/r因为液膜内外两个面，其半径几乎相等。附加压力?p总是指向球面的球心（或曲面的曲心)。3、实例：冶金熔池中的气泡如图9-6，气泡内的总压力p为：p=pex+?gh+?p=pex+?gh+2?/r*为除去溶解于钢液中的气体，须使气体形成一定半径的气泡。设?=1.250N.m-1,r=5?10-8m，则?p=(2?1.250N.m-1)/(-5?10-8m)=-5?107Pa图9-6熔池中的气泡钢液?p??表示附加压力的方向指向气泡的中心。4、毛细管现象将毛细管插入液面后，会发生液面沿毛细管上升(或下降)的现象，称为毛细管现象。图9-31加热二、弯曲液面的饱和蒸气压p0r微小液滴的蒸气压p0r微小气泡中的蒸气压p0，pr——平液面及弯曲液面的饱和蒸气压；MB，?B——液体的摩尔质量及体积质量；σ——液体的表面张力；r——弯曲液面的曲率半径。开尔文方程由热力学推导，可以得出弯曲液面的饱和蒸气压pr与曲率半径r的关系式：T为定值时，凸液面(小液滴)：r0,ln(pr/p)0,prp；凹液面(小气泡)：r0,ln(pr/p)0,prp。10-1101100102103123r/nm图9-7表面曲率半径对水的蒸汽压的影响小液滴小气泡298.15K平面液体（pr/p0）表9-5293K时水的蒸气压与水滴半径的关系关于Kelvin方程将Kelvin方程用于难溶物质的溶解平衡图9-固体难溶物质的溶解度是分散度r的函数已知：r1r2r3r4c1c2c3c41、纯液体、溶液和固体，它们各采用什么方式来降低表面能以达到稳定状态？纯液体尽可能缩小表面积，液滴、气泡都呈球状；溶液除收缩表面积外，还调节表面浓度（表面吸附）以降低表面能；固体主要靠吸附来降低表面能。2、在定温定压下，把一定体积的水分散成许多小水滴，经这一变化过程，以下性质保持不变的是（）。(A)总表面吉布斯函数（B）表面张力（C）比表面积（D）水液面下的附加压力2.答：B3、在定温定压下影响物质的表面吉布斯函数的因素是（）。(A)仅有表面积As（B）仅有表面张力?（C）表面积