表面与界面习题

表面与界面习题

Chapter 1

1、表面与界面的定义。

1)表面：固体与真空的界面；

2)界面：相邻两个结晶空间的交界面称为“界面”。

2、叙述表面与本体的不同点。

表面与本体：结构、化学组成、性质都存在不同。材料与外界的相互作用是通过表面来进行的。因此，表面具有特殊性，它的性质将直接影响材料的整体性质。材料的性质虽然与组成的本体有关，但其表面对性能的影响却占很大的比重。因为，不少性能是通过表面来实现的，如表面硬度、表面电导，同时，材料某些性能将通过表面受到外界环境的影响。

3、什么叫相界面？有哪几类？

1)相界面：相邻相之间的交界面成为相界面。

2)分为3类：固相与固相的界面，固相与气相的界面，固相与液相的界面。

4、材料表面与界面的表征手段有哪些？

材料表面与界面的表征主要通过对比表面积、表面张力（表面能）等测定来实现

1）比表面积

同,表面由此产生表面张力。

6、单位体积的物体所具有的表面积称为比表面，请得 出下列结果：

(1)半径为r 的球形颗粒，其比表面为：

(2)质量为m ，密度为ρ的球形颗粒的比表面：

(3) 边长为L 的立方体的比表面为：

(4) 质量为m ，密度为ρ的立方体的比表面为：

7.水蒸气迅速冷却至25℃会发生过饱和现象。已知25℃时水的表面张力为71.49×10－3 N/m ，当过饱和水的蒸气压为正常平衡蒸气压的4倍时，求：

（1）在此过饱和情况下，开始形成液滴的半径；

（2）一滴此种水滴中含有多少个水分子？

8.在20℃下，若水的密度为ρ＝998.2kg/m 3,表面张力为72.8Х10-3N/m ，若水滴半径为10-6cm ，求水的过饱和度。

r M 2r V 2P P ln RT 0ρσ=σ=

T=293K，r=10-6cm=10-8m, R=8.314JmolK,M=18g/mol=18*10-3kg/mol

9.乙醇的表面张力符合公式σ＝72－0.5c+0.2c2,c是乙醇的浓度（mol/L），温度为25℃，计算0.5 mol/L乙醇溶液的表面超量。

10.毛细管法测定液体表面张力的原理是什么？为什么要对毛细管法进行修正？

1）PPT chapter 1 P11 第一张 PPT 推到出表面张力的公式即可

2）原因

（1）对凹月面看作为球面的近似处理

（2）只有在凹月面的最低一点毛细上升高度才是h，在其他各点上，毛细上升高度都大于h。

11.在20 ℃时用毛细管法测定苯的表面张力，得到下列数据，求苯的表面张力。

r=0.0550cm, h=1.201cm,ρ苯=0.8785g/cm3, ρ空气=0.0014g/cm3

a为毛细常数，它是液体的特性常数

12.19 ℃时丁酸水溶液的表面张力可表示为：

为纯水表面张力；a、b为常数，各为5.097×10－2 mol/L与0.180;c为浓度

求：（1）c=0.200 mol/L时的；

（2）c/a》1时的值，并计算丁酸分子

所占面积

13.比较物理吸附和化学吸附的区别。

固体的润湿性好坏有怎样的关系？

15.润湿过程有哪些类型？

可分为附着润湿，铺展润湿，浸渍润湿3中类型

（三种润湿的共同点是液体将气体从固体表面排挤开，使原有的固－气或 液－气界面消失，而代之以固－液界面。）

16.为什么说铺展是润湿的最高形式？ 铺展张力

17.如何求润湿过程中的黏附功、浸润功、铺展系数？

)

(LG SL SG SC γγγ+-=

18.掌握气体吸附法测定固体的比表面积的方法。（用BET模型来测定固体的比表面积。）

Chapter 2

1、叙述高聚物的粘结及衡量粘结好坏的物理量。 1）粘结就其实质来说是一种界面现象，粘结过程是界面物理和化学发生变化的过程。高聚物的粘结行为与高聚物的表面能直接有关。

2）衡量粘结好坏的物理量为粘结强度，粘结

强度与粘结界面的作用力有关。

2、简述粘结界面的三类作用力。

1）机械力：如抛锚作用和摩擦作用所产生的力

2）界面分子间作用力（范德华力）

3）化学键力：两者分子相互接近至1-3a时，发生化学反应而形成的力。

3、简述表面状况对粘结的影响和表面改性的方法。

1）粘结强度是界面粘结好坏的量度，如果界面得到理想的粘结。那么界面粘结强度是十分可观的，事实上粘结强度只有理论值的极少一部分，这是因为：粘结过程分子间接触不良造成粘结界面上留有微孔缺陷，减少粘结界面积。并引起应力集中，促使早期破坏。另外，由于界面存在有残余热应力和收缩应力也促使粘结强度损失。

2）表面改性的方法：

化学处理法（氧化法）；

表面涂成改性法：化学涂层改性，硅烷偶联剂涂层改性；

等离子体表面改性

4、简述材料界面的粘结理论。

1）粘结键理论2）界面浸润理论 3）变形层理论 4）束缚层理论 5）可逆水解理论 6）扩散层理论7）弱边界层理论

Chapter 3

1、怎样用表面张力与温度或相对分子质量的关系间接测定高分子材料的表面张力?

高聚物熔体表面张力外推法：

（γ∝T成直线关系，测定不同温度下高聚物熔体的表面张力，外推到20℃时的表面张力）2.分别用等张比容和内聚能密度法估算下列高分子化合物的表面张力。

(1)聚苯乙烯 (2)聚乙二醉(聚氧化乙烯) 3、怎样用几何平均法和调和平均法来测定聚合物的表面张力及其分量?平均法的例题，请用调和平均法进行计算。（不考）

表面张力可由组成界面两相的表面张力的几何平均值来估算

4、怎样测定固体材料的临界表面张力?临界表面张力是否等于固体的表面张力?为什么?

1）固体的临界表面张力等于与该固体上接触角恰好为零的液体的表面张力；