《表面现象》PPT课件

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1、第九章表面现象第九章表面现象9.1比表面吉布斯自由能和表面张力9.2弯曲液面下的附加压力和弯曲液面上的蒸气压9.3溶液的表面吸附9.4表面活性物质9.5液-固界面的润湿作用第九章表面现象9.6固体表面对气体的吸附9.7固体在溶液中的吸附界面：两相的接触面第九章表面现象液气固气-液界面液-液界面气-固界面液-固界面液-液界面与气体接触的界面也称表面即，气液表面和气固表面第九章表面现象气-液界面第九章表面现象气-固界面第九章表面现象液-液界面第九章表面现象液-固界面第九章表面现象液-液界面关于界面：（1）界面并不是两

2、相接触的几何面，它有一定的厚度，厚度为纳米级，大约是单分子层或几个分子层。（2）界面两侧的两相中物质的物理性质和化学性质是不同的，但在相界面处，物质的性质又和两相内部物质的性质都不相同。界面是系统中特殊的部分。第九章表面现象9.1比表面吉布斯自由能和表面张力9.1.1比表面比表面：表示物质分散程度的物理量。单位体积或单位质量的物质所具有的表面积，单位是m-1或m2·kg-1。用符号S0表示第九章表面现象式中A是体积为V(m3)或质量为m(kg)的物质所具有的总表面积。或系统的分散程度很高时，表面现象不能忽略例：大

3、水滴分散成微小水滴第九章表面现象分成1021个半径1cm半径1nm总表面积1.26×10-3m21.26×104m2比表面积3×10-1m2·kg-13×106m2·kg-19.1.2比表面吉布斯自由能任何两相界面上的分子所处的环境与本体内部的分子不同，相界面的分子所处力场不对称。第九章表面现象处在液体表面上的分子所受的合力不等于零，其合力垂直于液面而指向液体内部。由于液体表面分子的受力不均，在没有其它作用力存在时，所有的液体都有缩小表面积的自发趋势。第九章表面现象相反，若要扩展液体的表面，即把一部分分子从内部移

4、到表面上来，就必须克服液体内部分子之间的吸引力而对系统做功，此功称为表面功。在温度、压力和组成恒定时，可逆地扩展液体表面积，环境对系统所做的表面功δW′应与增加的表面积dA成正比。若以表示比例系数，则式中σ为比例系数，它在数值上等于当T，P及组成恒定的条件下，增加单位表面积时所必须对体系做的可逆非体积功。第九章表面现象在定温定压可逆条件下比表面吉布斯σ的物理意义:(1)在定温定压和组成恒定的条件下，增加单位表面积引起系统吉布斯自由能的增量。(2)当以可逆方式增加新表面时，环境对系统所做的表面功转化为表面层分子的吉

5、布斯自由能。第九章表面现象因此单位J·m－2实验:金属丝移动dx的距离扩展皂膜，皂膜有上下两个面，因此表面张力:在相表面的切面上，垂直作用于表面上任意单位长度切线上的表面紧缩力，单位是N·m－1。第九章表面现象9.1.3表面张力比表面吉布斯自由能与表面张力：第九章表面现象数值上相同，量纲相同，但物理意义不同。它们是两个不同的概念，都是客观存在并相互联系的，是从不同的角度来反映系统的表面特征。(2)是强度性质，数值与物质的种类，共存另一相的性质以及温度、压力等因素有关。压力升高，表面张力下降，即温度升高，表面张力下

6、降，即注：(1)纯液体的表面张力通常是指液体与其饱和了本身蒸气的空气接触时测得的数据。第九章表面现象(2)如果共存的另一相为其他物质时，则因为另一相中的其他物质对液体表面层分子的作用力不同，所以表面张力也就可能有相当大的变化。(3)作用在液—液或液—固界面上的张力称为界面张力。（1）平面第九章表面现象9.2.1弯曲液面下的附加压力9.2弯曲液面下的附加压力和弯曲液面上的蒸气压表面张力的方向与液面相切，如果液面是水平的，则表面张力也是水平的。平衡时，沿环形面积AB周界的表面张力相互抵消，此时液体表面内外的压力相等，

7、即p=p0AB9.2.1.1弯曲液面下的附加压力（2）凸面或凹面第九章表面现象对于弯曲液面，沿AB周界上的表面张力不是水平的，其方向垂直于周界且与液面相切。平衡时，表面张力将产生一合力，指向曲面曲率半径的中心，此时液面内外压差，即附加压力ABAB第九章表面现象9.2.1.2拉普拉斯公式（1）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。外压为p0，附加压力为Δp，液滴所受总压为p0＋Δp（2）对活塞稍加压力，将毛细管内液体压出少许，使液滴体积增加dV，相应地其表面积增加dA。环境克服附加压力所作的功与可

8、逆增加表面积的吉布斯自由能增加相等。第九章表面现象9.2.1.2拉普拉斯公式因此拉普拉斯公式第九章表面现象9.2.1.2拉普拉斯公式关于拉普拉斯公式：（1）附加压力与液面曲率半径有关。液滴愈小，所受到的附加压力愈大。（2）当弯曲液面为凸面时，r>0，Δp>0，即凸面下液体所受到的压力比平面下要大；当液面为凹面时，r<0，Δp<0，即凹面下液体所受到的压力比平面下要小。如液