物理化学各章总结及习题解答（天津大学） 第七章_表面现象

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1、表面现象第七章表面现象一、表面现象表面现象是研究具有巨大表面系统的物理化学。由于系统的表面层分子和相内部分子的处境不同，引起了表面的特殊物理化学性质，表现出各种表面现象。1.比表面吉布斯函数和表面张力（1）比表面吉布斯函数GAsT,P,n物理意义：定温定压及组成一定的条件下，每增加单位表面积使系统增加的吉布斯函数；它的含义是，系统单位面积表面层分子比同量的相内分子超出的吉布斯函数。（2）沿着与表面相切的方向垂直作用于表面上任意单位长度线段上的表面紧缩张力，称为表面张力。F2l它平行于水平液面，在边界上指向液体内部。（3）比表面吉布斯函数和表面张力的数值

2、相等，量纲相同，物理意义不同。（4）表面张力与温度的关系SAsT,p,nTA,p,nBB2.润湿（1）根据接触角来判断液体对固体的润湿能力：θ<90º，润湿；θ=0º，完全润湿；θ>90º，不润湿；θ=180º完全不润湿。（2）根据杨氏方程gslscosgl3.弯曲液面现象（1）附加压力——拉普拉斯方程2pr其方向总是指向曲率中心（2）微小液滴的蒸气压——开尔文公式p2MrlnpRTr（3）毛细现象2coshgr4.气——固吸附，朗缪尔吸附等温方程式76表面现象bpΓΓm1bp5.溶液的表面吸附和

3、表面活性剂（1）吉布斯吸附等温方程式cdΓRTdc（2）表面活性剂溶于水时，能显著地降低溶液表面张力的物质，称为表面活性剂。结构为即含有亲水基，又含有亲油基，称为两亲性分子。二、习题-3-910.2在293.15K及101.325kPa下，把半径为1×10m的汞滴分散成半径为1×10的小汞滴，-1试求此过程系统的表面吉布斯函数变为若干？已知293.15K汞的表面张力为0.470N•m。解：GAAAT,Pss,2s,13224343r1A4rAn4rrnrns,11s,221233r23r122G0.4704

4、r4r0.509JT,P21r2-1-110.3293.15K时乙醚-水、乙醚-汞及水-汞的界面张力分别为0.0107N•m、0.379N•m及-10.375N•m，若在乙醚与汞的界面上滴一滴水，试求其润湿角。汞乙醚汞水0.3790.375解：cos0.37380.0107乙醚水068.05-310.4293.K时水的饱和蒸气压为2.337kPa，密度为998.3kg•m，表面张力为72.75-3-1-9×10N•m。试求半径为10m的小水滴在293.15K时的饱蒸和气压为若干？3p2Mp272.7518.0510r

5、r解：lnln9pRTr2.3378.314293.15998.310p6.863kPar-3-3-110.5已知CaCO3在773.15K时的密度为3900kg•m，表面张力为1210×10N•m，分解压力-9为101.325Pa。若将CaCO3研磨成半径为30nm（1nm=10m）的粉末，求其在773.15K时的分解压力。33p2Mp2121010100.0910rr解：lnln9pRTr101.3258.314773.153900310p139.8Par-110.6已知100℃时水的表面张力为58.85mN•m。假设在100℃

6、的水中存在一个半径为0.1μm的小气泡和在100℃的空气中存在一个半径为0.1μm的小液滴。试求它们所承受的附加压力为若干？3258.85103解：pkPa1.17710kPa4r0.110-310.9用毛细管上升法测定某液体的表面张力。此液体的密度为0.790g•cm，在半径为-20.235mm的玻璃毛细管中上升的高度为2.56×10m。设此液体能很好地润湿玻璃，试求此液77表面现象体的表面张力。解：平衡时，静压力=附加压力22121gh0.7909.82.5610mNm23.3mNm3r0.235103-110.13已知

7、在273.15K时，用活性碳吸附CHCl3，其饱和吸附量为93.8dm•kg，若CHCl33-1的分压力为13.375kPa，其平衡吸附量为82.5dm•kg。试求：（1）朗缪尔吸附等温式中的b值；（2）CHCl3的分压为6.6672kPa时，平衡吸附量为若干？bp13.375b解：ΓΓ82.593.8b0.5459kPam1bp113.375b0.54596.66723131Γ93.8dmkg73.58dmkg10.54596.667210-14