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时间:2020-01-31
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1、.word可编辑.1.请看下面的动画,试解释为什么自由液滴或气泡(即不受外加力场影响时)通常都呈球型?答:若自由液滴或气泡呈现不规则形状,如附图所示:则在曲面上的不同部位,曲面的弯曲方向及曲率各不相同,产生的附加压力的方向和大小也不同。在凸面处附加压力指向液滴内部,而凹面处附加压力的指向则相反,这种不平衡力必迫使液滴自动调整形状,最终呈现球型。因为只有呈现球型,球面的各点曲率才相同,各处的附加压力也相同,液滴或气泡才会稳定存在。2.水的表面张力与温度的关系为γ/10-3N·m-1=75.64-0.14(t/℃)今将10k
2、g纯水在303K及101325Pa条件下定温定压可逆分散成半径r=10-8m的球型雾滴,计算: (1)环境所消耗的非体积功; (2)小雾滴的饱和蒸气压; (3)该雾滴所受的附加压力。(已知303K,101325时,水的体积质量(密度)为995kg·m-3,不考虑分散度对水的表面张力的影响)。.专业.专注..word可编辑.答::(1)本题非体积功即表面功设雾滴半径为r,个数为N,则总表面积As为 所以=215kJ (2)依据开尔文公式 所以 (3)根据杨--拉普拉斯公式 3
3、.20℃时,苯的蒸气结成雾,雾滴(球型)半径r=10-6m,20℃时苯表面张力γ=28.9×10-3N·m-1,体积质量ρB=879kg·m-3,苯的正常沸点为80.1℃,摩尔汽化焓ΔvapHm=33.9kJ·mol-1,且可视为常数。计算20℃时苯雾滴的饱和蒸气压。.专业.专注..word可编辑.解:设20℃时,苯为平液面时的蒸气压为P0,正常沸点时的大气压力为101325Pa,则由克-克方程式得:将和R值分别代入上式,求出: 设20℃时,半径的雾滴表面的蒸气压为,依据开尔文方程得: 所以所以4.钢包(盛钢水的
4、桶)底部有一透气砖,透过透气砖可以向钢包内吹入惰性气体氩气,以赶走包内的氧气净化钢水。为了在不吹Ar时钢水不从透气砖中漏出来,求透气砖的最大半径为多少?(已知钢水深2m,密度ρ=7000kg·m-3,表面张力γ=1300×10-3N·m-1,重力常数g=9.8m·s-2,钢水与孔壁的接触角θ=150o。解: 当向上的附加压力Δp与向下的重力PG相等时,钢水稳定不动,不会漏出, 所以,本题应有Δp≥PG。 依据Laplace方程:.专业.专注..word可编辑.∴∴5.氧化铝瓷件上需要披银,当烧到100
5、0℃时,液态银能否润湿氧化铝瓷件表面?已知1000℃时,γ[Al2O3(s/g)]=1×10-3Nm-1;γ[Ag(l/g)]=0.92×10-3Nm-1;γ[Ag(l)/Al2O3(s)]=1.77×10-3Nm-1。解: 方法一 根据杨方程: 所以 不润湿。.专业.专注..word可编辑. 方法二 计算铺展系数 所以 不润湿6.某表面活性剂的稀溶
6、液,表面张力随物质的量浓度的增加而线性降低,当表面活性剂的物质的量浓度为10-1molm-3时,表面张力下降了3×10-3Nm-1,计算表面过剩物质的量ΓB(设温度为25℃)。解:因为是稀溶液,则: 7.用活性炭吸附CHCl3时,0℃时最大吸附量(盖满一层)为98.8dm3kg-1。已知该温度下CHCl3的分压为1.34×103Pa时的平衡吸附量为82.5dm3kg-1,试计算: (1)兰缪尔吸附定温式中的常数a; (2)0℃,CHCl3分压为6.67×103Pa下的吸附平衡时每kg吸附剂吸附气体的体积。解:
7、(1)设V和V∞分别为0℃时,平衡吸附和覆盖满一层时,气体的体积,则:.专业.专注..word可编辑. (2) 8.请导出A,B两种吸附质在同一表面上混合吸附时的吸附等温式(设都符合兰缪尔吸附)。解:因为A、B两种粒子在同一表面上吸附,而且各占一个吸附中心,所以: A的吸附速率: 式中,—吸附质A的吸附速率系数;—吸附质A在气相中的分压;—吸附质A在表面上的覆盖度;—吸附质B在表面上的覆盖度。 令为吸附质A的解吸速率系数,则A的解吸速率为当吸附达到平衡时
8、 则 两边同除以,且令则 (a).专业.专注..word可编辑.同理得到
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