界面现象-学生
专题讲解_界面现象_胶体化学
外表吉布斯自由能和外表力1、界面：密切接触的两相之间的过渡区〔约几个分子的厚度〕称为界面〔interface〕，通常有液－气、液－固、液－液、固－气、固－液等界面，如果其中一相为气体，这种界面称为外表〔surface〕。
2、界面现象：由于界面两侧的环境不同，因此外表层的分子与液体的分子受力不同：1.液体局部子的吸引力是对称的，各个方向的引力彼此抵销，总的受力效果是合力为零；2.处在外表层的分子受周围分子的引力是不均匀的，不对称的。
由于气相分子对外表层分子的引力小于液体局部子对外表层分子的引力，所以液体外表层分子受到一个指向液体部的拉力，力图把外表层分子拉入部，因此液体外表有自动收缩的趋势；同时，由于界面上有不对称力场的存在，使外表层分子有自发与外来分子发生化学或物理结合的趋势，借以补偿力场的不对称性。
由于有上述两种趋势的存在，在外表会发生许多现象，如毛细现象、润湿作用、液体过热、蒸气过饱和、吸附作用等，统界面现象。
3、比外表〔Ao〕表示多相分散体系的分散程度，定义为：单位体积〔也有用单位质量的〕的物质所具有的外表积。
用数学表达式，即为：A0=A/V高分散体系具有巨大的外表积。
下表是把一立方厘米的立方体逐渐分割成小立方体时，比外表的增长情况。
高度分散体系具有巨大外表积的物质系统，往往产生明显的界面效应，因此必须充分考虑界面效应对系统性质的影响。
4、外表功在温度、压力和组成恒定时，可逆地使外表积增加dA所需要对体系做的功，称为外表功〔ω’〕。
-δω’=γdA(γ:外表吉布斯自由能，单位：J.m-²)5、外表力观察界面现象，特别是气-液界面的一些现象，可以觉察到界面上处处存在着一种力，称为界面力〔interface tension〕或外表力〔surface tension〕。
它作用在外表的边界面上，垂直于边界面向着外表的中心并与外表相切，或者是作用在液体外表上任一条线两侧，垂直于该线沿着液面拉向两侧。
界面现象的名词解释
界面现象的名词解释界面现象是指两种不同介质之间形成的边界区域，这个区域具有特殊的物理、化学或生物性质。
界面现象在我们的日常生活中无处不在，而且在科学和工程领域中也起着重要的作用。
本文将对界面现象进行详细解释。
首先，我们来了解一下界面现象的起因。
当两种不同的物质相遇时，它们之间的相互作用形成了一个界面。
这个界面上的物理和化学性质与两种物质本身有着明显的差异。
例如，当水和油相遇时，它们在界面上会形成一个不相溶的薄层，这是由于它们的分子之间的排斥力大于吸引力所致。
界面现象涉及了许多重要的概念和现象。
其中之一是表面张力。
表面张力是液体表面上的一种内聚力，导致液体表面呈现出收缩的趋势。
这可以用一个简单的实验来演示：取一张干净的硬纸币，轻轻放在水面上，可以观察到纸币不会立刻下沉，而是浮在水面上。
这是因为水分子之间存在着相互吸引的力量，使得水的表面呈现出收缩的特性。
除了表面张力，另一个重要的界面现象是浸润性。
浸润性描述了液体对固体的渗透能力。
当一滴液体滴在固体表面上时，它的形状取决于液体和固体之间的相互作用。
如果液体能够充分地渗透进入固体材料中，我们称之为良好的浸润性。
这一现象在涂料、油墨以及润滑剂等领域中具有重要的应用。
此外，界面现象还涉及到界面活性剂的使用。
界面活性剂是一种能在两种不同介质的界面上降低表面张力的物质。
它们能够将不能互溶的物质混合在一起，并形成稳定的乳状液体。
这在食品、日化和医药等行业中被广泛应用。
例如，洗涤剂中的表面活性剂能够使油污和水混合，达到清洁的效果。
界面现象的研究对于解决一些现实生活中的问题非常重要。
例如，界面现象对于研究海洋环境中的表面活性物质分布、油水分离技术的改进以及水处理等方面都具有重要意义。
此外，界面现象还在材料科学、能源储存和转换等领域中发挥着关键作用。
通过研究、理解和利用界面现象，我们可以开发出更高效、更环保的技术和材料。
在总结上述内容之前，值得一提的是生物界面现象。
(物理化学D(下))第10章 界面现象
是由于当物质被高度分散时，界面的质量与体相相比不可 忽略，界面的作用很明显。
10nm 的
球型小水滴
圆球形小液滴
分成 1018个
表面积： 3.1416cm2
表面积相 总表面积 314.16m2 差 106倍
与一般体系相比，小颗粒的分散体系有很大的表 面积，它对系统性质的影响绝对不可忽略。
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2. 热力学公式
d G S d T V d P d A s B dB n
B
恒T、p、 、恒组分 下积分，有： Gs A s
全微分得： d G T s,pd A s A sd
可知自发降低表面自由焓有两种途径——降低表面积 降低表面张力
dT ,pG s < 0
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物质的分散度用比表面积 as 表示，它的定义为 物质的表面
积 As 与质量 m 的比：
as
As m
10.0.1单位：m2·kg-1
对于以上水滴的例子，若近似认为其在室温下密度为 1g ·cm-3，则以上两种情况，比表面积 as 分别约为：6 cm2 ·g1 及600 m2 ·g-1 。
物理化学电子教案—第十章
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界面不是接触两相间的几何平面！界面有一定的厚 度，所以有时又称界面为界面相 。
A
相
相
界
面
B 相
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特征：几个分子厚、 结构与性质与两侧 体相均不同
日常自然界中许多现象与界面的特殊性质有关，例如： 1.汞在光滑的玻璃上呈球形，在玻璃管中呈凸形。 2.水在光滑的玻璃上完全铺展，在玻璃管中上升，呈凹形。 3. 固体表面会自动吸附其它物质。 4. 微小液滴更易于蒸发。
界面现象-学生
界面现象-学生1 / 18 6601 在下图的毛细管内装入普通不润湿性液体，当将毛细管右端用冰块冷却时，管内液体将：(A) 向左移动 (B) 向右移动(C) 不移动 (D) 左右来回移动表面张力γ 随温度之增高而下降，由 ∆p = 2γ /R 知，右端冷却时其附加压力增加而左端不变，故向左移动。
6602 如图在毛细管内装入润湿性液体, 当在毛细管内左端加热时,则管内液体将： ( )(A) 向左移动 (B) 向右移动(C) 不移动 (D) 因失去平衡而左右来回移动温度上升，表面张力下降。
6603 单组分气-液平衡体系，在孤立条件下，界面 A 发生了 d A > 0 的微小变化, 体系相应的熵变 d S 变化为：(A) d S > 0 (B) d S = 0(C) d S < 0 (D) 不能确定6604在298 K 下，将液体水分散成小液滴，其热力学能： （ ）(A) 增加 (B) 降低(C) 不变 (D) 无法判定6621在绝热条件下，将液体分散成小颗粒液滴，液体的温度将： （ ）(A) 上升 (B) 下降(C) 不变 (D) 无法判定6605 在等温等压条件下，将 1 mol 水的表面积增加 10 倍，作功为 W ，水的 Gibbs自由能变化为∆G ，此时 W 与 ∆G 的关系为：(∆U = Q - W ) ( )(A) ∆G = -W (B) ∆G = W(C) ∆G < -W (D) 不能确定 6606 液体的表面自由能 γ 可以表示为： ( )(A) （∂H /∂A ）T p n i ,, (B) （∂A /∂A ）T p n i ,,(C) （∂U /∂A ）S V n i ,, (D) （∂G /∂A ）T V n i ,,6607 298 K 时，水－空气的表面张力γ = 7.17×10-2 N ·m -1，若在 298 K ，标准压力p ∃下，可逆地增加 4×10-4 m 2水的表面积，环境对体系应做的功 W 为： ( )(∆U = Q - W )(A) -2.868×10-5 J (B) 2.868×10-5 J(C) -7.17×10-5J (D) 7.17×10 –5 J 6608 对大多数纯液体其表面张力随温度的变化率是： ( )(A) (∂γ/∂T )p > 0 (B) (∂γ/∂T )p < 0(C) (∂γ/∂T )p = 0 (D) 无一定变化规律 6609 一定体积的水，当聚成一个大水球或分散成许多水滴时，同温度下，两种状态相比，以下性质保持不变的有： ( )(A) 表面能 (B) 表面张力(C) 比表面 (D) 液面下的附加压力 6610界面吉布斯自由能和界面张力的相同点是不同点是 。
物理化学界面现象教案中的界面浸润与液体排斥
物理化学界面现象教案中的界面浸润与液体排斥在物理化学的学习中，界面现象是一个重要的概念。
它涉及到液体、固体和气体之间的相互作用，其中界面浸润和液体排斥是主要的现象之一。
本文将介绍界面浸润和液体排斥的定义、原理以及实际应用。
一、界面浸润界面浸润是指液体在固体表面上的扩展现象。
当一个液滴接触到固体表面时，有时液滴会完全展开，与固体表面紧密接触，这就是界面浸润。
而对于某些固体表面，液滴不会完全展开，而是形成球状，只与固体表面接触一小部分，这就是非浸润。
界面浸润是由表面张力和界面张力共同作用导致的。
表面张力使液滴减小表面积，趋向于形成球状，而界面张力使液滴与固体表面发生相互作用，导致液滴展开或收缩。
对于完全浸润，液滴的自由能最小化，而对于非浸润，液滴的接触角大于90度。
界面浸润是很多实际应用中的重要现象。
例如，涂层技术中需要涂覆剂液体与基材表面的界面浸润，以保证涂层的均匀性和附着力。
在石油工业中，界面浸润可以用来控制液相在油井中的流动状态。
此外，还有许多其他领域也涉及到界面浸润的研究和应用。
二、液体排斥液体排斥是指界面上两种液体相互排斥的现象。
当不溶的液体接触到界面时，它们会排斥彼此，尽量减小界面的接触面积。
这个现象也被称为液液相互斥。
液体排斥是由于两种液体之间的相互作用力不同造成的。
根据溶液的成分和性质，液体之间会发生不同的相互作用。
如果两种液体之间的相互作用力较小，就会出现液体排斥现象，液体会在界面上形成两个分离的相。
液体排斥也有广泛的应用。
例如，液液萃取、液体色谱和乳化等过程都依赖于液体排斥现象。
此外，在微流体技术中，液体排斥也被用于分离和混合微小液滴。
总结：在物理化学界面现象教案中，界面浸润和液体排斥是两个重要的概念。
界面浸润描述了液体在固体表面的扩展现象，涉及到表面张力和界面张力的相互作用。
液体排斥则是液体在界面上相互排斥的现象，由液体之间的相互作用力决定。
界面浸润和液体排斥在许多实际应用中都起着重要的作用，如涂层技术、石油工业和微流体技术等。
物化 第十章 界面现象
δWr' γ = dAs
γ ：使液体增加单位表面时环境所需作的可逆功， 使液体增加单位表面时环境所需作的可逆功， 单位表面时环境所需作的可逆功
单位： 单位：J·m-2
表面吉布斯函数: 表面吉布斯函数
恒温、 恒温、恒压下的可逆非体积功等于系统的 吉布斯函数变： 吉布斯函数变： δWr' ∂G ' γ = = δWr = dGT , p = γ dAs dAs ∂As T , p
Freundlich用指数方程描述 Ι 型吸附等温线 用指数方程描述
a
V
= kp
n
n、k 是两个经验参数，均是 T 的函数。 、 是两个经验参数， 的函数。 k: 单位压力时的吸附量。一般 ↑，k↓； 单位压力时的吸附量。一般T ↓ n ：介于 介于0~1之间，反映 p 对V a 影响的强弱。 之间， 影响的强弱。 之间 直线式： lgV 直线式
毛细现象
2γ ∆p = = ρ gh r1 2γ cos θ h= rρ g
θ < 90o , h > 0 液体在毛细管中上升
r = r1 cos θ
θ > 90o , h < 0 液体在毛细管中下降
3. 开尔文公式（微小液滴的饱和蒸气压） 开尔文公式（
微小液滴的饱和蒸气压不仅与物质的本性、 微小液滴的饱和蒸气压不仅与物质的本性、 温度及外压有关，还与液滴的大小有关。 温度及外压有关，还与液滴的大小有关。 pr p dn r + dr l dG 小液滴面积 ： dn液体由 p→pr : 液体由 → pr 4πr 2 → 4π( r + dr )2 dG = (dn) RT ln
界面是系统中的特殊部分
在高度分散系统中界面效应不可忽视
大学物理化学经典课件界面现象
生活中的毛细现象
• 1. 煤油灯灯芯吸油 • 2. 毛巾吸水 • 3. 锄地保墒
大雨过后，通过锄地保持土壤水分。
解释
思考题1
思考题2
在多孔固体吸附液体蒸气时为什么会有毛细凝聚现象?
答：毛细凝聚是指固体在吸附蒸气时，在它的细小 的毛细孔中蒸气凝聚成液体，使吸附值大大偏高， 造成测固体表面积的实验失败。发生毛细凝聚的 原因是固体内有微孔，半径极小，这液体又能润 湿固体表面，接触角小于90°。在微孔中一旦形 成液体，液面是凹形的，所以微孔中液面的饱和 蒸气压比平面上的要低得多。在很低的蒸气压力 下，毛细孔内已达到气—液平衡，蒸气不断在毛 细孔内凝聚为液体，使吸附值偏高。防止的方法 是在做吸附实验时控制蒸气的压力，一般控制比 压在0.3以下，防止毛细凝聚。
第六章第六章界面现象界面现象雨后的荷叶lotusflowerafterrain622622新相生成时的新相生成时的亚稳现象亚稳现象续续液体沸腾时的过热现象液体沸腾时的过热现象解释解释液体凝固时的过冷现象液体凝固时的过冷现象解释解释溶解过程的过饱和现象溶解过程的过饱和现象kelvin公式亚稳状态或介安状态亚稳状态或介安状态以上几种状态并非真正的平衡态因为只要引入少量结晶种子就可以破坏这种状态所以称亚稳状态或介安状态
PC lnCC0 2RMT1 r r10
亚稳状态或介安状态
• 以上几种状态并非真正的平衡态，因为只要引入 少量结晶种子，就可以破坏这种状态，所以称亚 稳状态或介安状态。
• 实际生产生活中， 有时要破坏这种状态，如：人工降雨； 有时则要利用这种状态，如：淬火。
6.2.3 分散度对化学反应的影响
• 分散度不仅影响物理性质，而且影响反应能 力（反应速度、化学平衡）。
• 只有分散到10-6cm以下，分散度的影响才能 明显表现出来。
小议界面现象
小议界面现象一、界面现象简要概述（1）界面：密切接触的两相之间的过渡区（约几个分子的厚度）称为界面，有五类界面，其中一相是气体时也可称为表面。
界面现象是研究各种不同界面的性质，随着分散度的增加，体系的比表面也相应增大，胶体的各种性质与比表面密切相关，所以对界面现象的研究就成为胶体化学的主要内容之一。
通常所指的界面包括的范围很广，不仅是研究固—液（溶胶）界面性质，还要讨论固—气、气—液以及液—液的界面性质。
对各种界面性质的研究，不仅是胶体化学理论的基本内容，也与其他学科的基础理论有关。
处于表面的分子和处于体相的分子的差异使界面表现出一些独特的性质，在前边的体系的讨论中，由于界面的物质的量和体相比较，微乎其微，所以表面性质的差异对整个体系性质的影响也微不足道，可以不予考虑。
但在下面将要研究的体系中，当分散程度增大时，表面性质对体系将起一定的作用，有必要进行专门的讨论。
（2）分类：气液界面：液体表面、溶液表面、表面活性剂溶液液液界面：乳液、微乳液固液界面：润湿作用、吸附作用固气界面：吸附作用分散体系概念：把一种或几种物质分散在另一种物质中就构成分散体系。
分散体系分类按分散相粒子的大小分类：分子分散体系、胶体分散体系、粗分散体系按分散相和介质的聚集状态分类：固溶胶、液溶胶、气溶胶按胶体溶液的稳定性分类：亲液溶胶、憎液溶胶二、溶液的表面吸附现象一般说来，由于溶质分子的存在，溶液的表面张力与纯溶剂有所不同。
如果在表面层中溶质分子比溶剂分子所受到的指向溶液内部的引力还要大些，则这种溶质的溶入会使溶液的表面张力增高。
由于尽量降低体系表面能的自发趋势，这种溶质趋向于较多地进入溶液内部而较少地留在表面层中，这样就造成了溶质分子比溶剂分子所受到的指向溶液内部的引力要小些。
则这种溶质的溶入会使溶液的表面的张力减少。
而且，溶质分子趋向在表面层相对浓集，造成溶质在表面层中比在本体溶液中浓度大的现象。
溶质在表面层中在本体溶液中浓度小于本体浓度，称为“负吸附”；溶质在表面层浓度大小本体浓度，称为“正吸附”。
第九章 界面现象习题与解答
第九章界面现象-习题与解答一.填空1.下，把一半径的水珠分散成的小水珠，则小水滴的数目为（）个。
此过程系统=（）J。
（已知20℃时，2.同中液体，在一定温度下形成液滴，气泡和平面液体，对应的饱和蒸气压分别为，和，若将三者按大小顺序排列应为（）。
3.将一玻璃毛细管垂直插入某液体中，若该液体对毛细管不润湿，则管内液面呈（），产生的附加压力的方向指向（），管内液面管外（）平液面。
4.在溶剂中加入某溶质B，能使该溶液的表面张力增大，则该溶质的表面浓度（）体相浓度，发生（），该溶质为表面（）物质。
5.液体的液滴愈小，饱和蒸气压愈（）;液体中的气泡愈小，气泡内的液体饱和蒸气压愈（）。
6.兰格缪尔单分子层吸附理论的基本假设是（）、（）、（）、（）。
7.由于界面效应引起的亚稳定状态有（）、（）、（）、（）。
8.物理吸附和化学吸附的本质区别是（）。
答案：1. 2. 3.凸形;液体;低于4.低于;负吸附;惰性 5. 愈大;愈小 6.①固体表面是均匀的②吸附是单分子层的；③相邻吸附质分子间无作用力；④吸附与解吸达动态平衡；7.过冷液体；过热液体；过饱和蒸气；过饱和溶液8.吸附剂与吸附质之间作用力不同二.选择题1.下面关于的物理意义中不正确的是（）A.σ是沿着与表面相切的方向，垂直作用于表面上单位长度线段上的紧缩力。
B.σ是恒温，恒压下可以可逆的增加单元表面积所需的非体积功。
C.σ是在一定的温度，压力下，单位表面积中的分子所具有G i b b s函数值。
D.σ是恒温，恒压下增加单位表面所引起的系统G i b b s函数值。
2.在吸附过程中，以下热力学量的变化正确的是（）A. B.C. D.3.某溶液中溶质B的浓度为（表面）（体相），证明（）A. B.C. D.4.溶液的表面层对溶质发生吸附，当表面浓度<本体浓度，则（）A.称为正吸附，与纯溶剂相比，溶液的表面张力σ降低。
B.称为无吸附，与纯溶剂相比，溶液的表面张力σ不变。
界面现象 化学理论
界面现象化学理论
界面理论包括在相界面上的各种物理、化学过程而引起的现象。
它既涉及界面区内物质的化学组成、物理结构和电子状态，又与界面两边的主体相物质的性质有关。
界面现象是研究各种不同界面的性质，随着分散度的增加，体系的比表面也相应增大，胶体的各种性质与比表面密切相关，所以对界面现象的研究就成为胶体化学的主要内容之一。
界面理论的示例：
大自然中，早晚所见到的曙光和晚霞、雨后的彩虹和光环等；日常生活中，所用的肥皂和洗衣粉的去污过程就是一种典型的界面现象，有时我们还会碰到水温低于冰点而不结冰的过冷现象、高于沸点而不沸腾的过热现象。
而在工业生产中，也常碰到废气的吸收，结晶制糖、制盐，纺织印染等许多过程，就是借助界面所具有的独特性质而得以进行的。
由于这些现象均与界面性质有关，一般又总称为界面现象。
《物理化学教学课件》第十章界面现象
界面现象的基本原理
表面张力
表面张力是物质表面分子或离子间的吸引力，使得物质表 面尽可能收缩。表面张力的大小与物质种类和温度有关。
润湿
润湿是指液体在固体表面铺展或被固体表面吸附的现象。 润湿与固体的表面能、液体的表面张力以及固体与液体之 间的相互作用力有关。
吸附
吸附是指物质在界面上的富集现象。吸附可以分为物理吸 附和化学吸附，物理吸附主要与物质在界面上的范德华力 有关，化学吸附则涉及到化学键的形成。
润湿是指液体在固体表面铺展并覆盖住表面的现象，而不润湿则是指液体不能在固体表面 铺展的现象。
润湿与不润湿产生的原因
润湿与不润湿现象的产生与液体和固体表面的分子间相互作用有关，当液体分子与固体表 面分子间的相互作用力大于液体分子间的内聚力时，就会产生润湿现象；反之则产生不润 湿现象。
润湿与不润湿的应用
能源
能源的储存与转化过程中涉及大量界面现象，如电池、燃料电池等，深入研究 界面现象有助于提高能源利用效率和降低环境污染。
环保
污水处理、大气污染控制等领域涉及大量界面现象，通过优化界面现象可实现 更高效的环保技术。
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毛细现象
毛细现象定义
毛细现象是指由于液体的表面张力作用，使得液体会在细管中上 升或下降的现象。
毛细现象产生的原因
由于液体的表面张力作用，使得液体会在细管中产生向上的附加压 力，从而使液体在细管中上升。
毛细现象的应用
毛细现象在自然界和日常生活中广泛存在，如植物的吸水、毛细血 管等。
润湿与不润湿
润湿与不润湿定义
04
界面现象的实验研究方法
表面张力测量方法
表面张力是液体表面所受到的垂 直于表面方向的力与表面每单位
大学化学 第八章 界面现象
σ——比表面自由能，单位：J ·m-2，强度变量
物理意义：在等温等压且组成恒定的条件下，每增 加单位表面积时系统自由能的增加。
§ 8.1.2 表面张力
实验： 将含有一个活动边框的金属线框 架放在肥皂液中，然后取出悬挂，活动边 在下面，会发生什么现象呢？
2σl
现象：可滑动的边会被向上拉，直至顶部 解释：金属框上的肥皂膜的表面张力
20
第3学时
§8.3.2 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。 液体能润湿管壁， Ө < 90°，液体在毛细管中上升 液体不能润湿管壁， Ө > 90°，液体在毛细管中下降
2σ ∆p = = ρgh R
R = r / cos θ
2σ ⋅ cosθ h= rρg
40
3. 乳化作用 -7 -5 乳状液： 小液滴直径为10 -10 m
乳状液表示方法为：分散相/分散介质 乳状液特点：热力学不稳定体系。 根据乳化剂结构的不同可以形成以水为连 续相的水包油乳状液(O/W)，或以油为连续 相的油包水乳状液(W/O)。 乳化剂 的作用： （1）降低油/水界面张力。 （2）油/水界面膜的形成。
表面层中溶质浓度 大于本体浓度 ——表面活性物质 表面层中溶质浓度低 于本体浓度 ——非表面活性物质
dσ > 0, dc
Γ < 0 : 负吸附
dσ = 0，Γ = 0 : dc
无吸附
33
§8.5 表面活性剂及其作用
§ 8.5.1 表面活性剂分子的结构特点与分类
1. 表面活性剂分子结构的特点
34
结构特点: 两亲性分子
9 降低表面张力及表面吉布斯自由能。
《物理化学教学》第十章 界面现象
由于 dn
2
M2 r＝
Vm r
4 r 2(dr ) / M
——Kelvin公式
由Kelvin公式可知： 1) r 越小，pr 越大;
2) p凸> p平> p凹
整理ppt
23
3. 亚稳态及新相生成
(1) 过饱和蒸气
在t0温度下缓慢提高蒸 气的压力 (如在气缸内缓慢 压缩)至A点，蒸气对通常 液体已达到饱和状态p0， 但对微小液滴却未达到饱 和状态，所以蒸气在A点 不能凝结出微小液滴。要 继续提高蒸气的压力至B 点，达到小液滴的饱和蒸 气压p 时，才可能凝结出 微小液滴。
22
饱和蒸气压与液滴曲率半径关系的推导：
dn的微量液体转移到小液滴表面 小液滴面积A：4r2 4(r+dr)2
面积的增量：dA = 8rdr
dG = dA= 8rdr
又：dn液体由p pr：
所以有 (dn)RT ln pr p
可导出：
RT
ln
pr p
dG = (dn)RTln(pr/p)
8 rdr
合力对凸液面下液体造成额外压力。将凹
液面一侧压力以p内表示，凸液面一侧压力 用p外表示，附加压力
Δp = p内－p外
整理ppt
13
球形液滴(凸液面)，附加压力为： p p内 p外 pl pg
液体中的气泡(凹液面)，附加压力: p p内 p外 pg pl
这样定义的p总是一个正值，而力的方向指向凹面曲率半 径中心。
这种在正常相平衡条件下应该凝结而未凝结的蒸气，
称为过饱和蒸气。
整理ppt
24
(2) 过热液体
液体内部产生气泡所需压力：
pi = p大+ p静+Δp 由此所需的温度： Ti ＞T正常 因此很容易产生暴沸。
第九章 界面现象.
在讲界面现象之前，让我们先看看日常生活的有关现象：
荷叶上的水珠会自动成球形。 荷
叶 上
玻
璃 上
毛细现象
物理化学 课件
第九章 界面现象
微小液滴易挥发（小颗粒晶体易溶解）
活性碳脱色 橘子皮为什么可除去冰箱中的臭味 金属粉末在空气中可自燃 。粉尘爆炸。 纳米材料为什么会呈现强烈的表面效应等等。 以上现象皆与物质的界（表）面有关。
地保墑。 墑情好的土壤中存在丰富的毛细管，
锄地可以切断地面的毛细管，防止土壤
中的水分沿毛细管上升到表面而挥发；
物理化学 课件
第九章 界面现象
§9.2 弯曲液面的附加压力及其后果 另一方面，由于液态水在毛细管中呈凹面，饱和蒸地表和土壤深处毛细管的同时， 还有利于大气中水汽在土壤毛细管中凝结，增加土壤水分，这就是 锄地保墑的科学原理。 此外，硅胶作为干燥剂同样是利用毛细管现象，请读者自己理
通过毛细管与位于管端的半径为r的
小液滴相连接。 液滴所承受的外压为p0和弯曲液面的附加压力p之和p+ p0， 平面液面上活塞施加的压力为p。
物理化学 课件
第九章 界面现象
§9.2 弯曲液面的附加压力及其后果 例9.2 已知20℃时水的表面张力为0.0728Nm-1，如果把水分散成小 水珠，试计算当水珠半径分别为1.00×10-3、1.00×10-4、1.00×10-5 cm时, 曲面下的附加压力为多少？
由图可知，毛细管半径R与弯曲液面的
曲率半径R的关系为R=Rcos，结合上式可
得液体在毛细管中上升的高度为
2 cos θ h R( - ) g
（9 - 20）
由上式可知，在一定的温度下，毛细管越细，液体对毛细管润
十二章界面现象
则此过程液滴表面自由能的变化：
d G S d A d ( 4 R 2 ) 8 R d R ( 1 )
此液滴 “收缩” 过程中表面张力所作的功
为： P s A d R P S 4 R 2 d R (2 )
约特福斯（ötvös）关系式：
Vm 2/3k(TcT)
Vm 2/3k(TcT)
Vm：液体 mol 体积， Vm2/3 有面积量纲； k：普适常数，对大多数不缔合非极性液体：
k 2.2 erg/K = 2.2 10 7 J / K
实际上，当 T Tc（接近临界温度）时，界 面已开始弥散。拉姆齐-希尔兹（R-S）修正式：
由于液体本身的饱和蒸气压有限，要使该 液体表面压力增加，必须在液体表面上方 的气相压入另一惰性气体组分，这就会产 生如下后果：
1. 加压使与液面接触的气体分子增多，液面 分子所受的两边分子引力的差异程度降低；
2. 加压使气体分子易于吸附于液面 ； 3. 气体分子（外加惰性气体）可溶于液体，
改变液相成分。
一、表面自由能
• 如前分析，V-L 表面相分子受到垂直指向 液体内部的吸引力，即表相分子比本体相 分子具有额外的（表面）势能。
• 要使表面积增加，即把分子从体相拉到表 相，外界必须作功。
表面功：在恒温恒压（组成不变）下可逆 地使表面积增加dA所需对体系做 的功叫表面功（可逆非体积功）。
环境对体系作功：
US
T(T)P
d U S U S d A d A T ( T )P d A (1 )
由热力学第一定律：
界面现象参考答案
界面现象参考答案界面现象参考答案界面现象是指不同物质之间的接触面上所发生的各种现象和变化。
在我们的日常生活中，界面现象无处不在，无论是液体与固体的接触，气体与液体的接触，还是固体与气体的接触，都存在着各种各样的界面现象。
这些现象既有普遍性的规律，又有独特的特点，对于我们了解物质的性质和相互作用有着重要的意义。
首先，我们来探讨液体与固体的接触。
当液体与固体接触时，往往会出现液体在固体表面上的扩展现象，即液体会在固体表面上形成一层薄膜。
这是因为液体分子与固体表面分子之间存在着吸引力，使得液体分子向固体表面靠拢。
这种现象被称为润湿现象。
润湿现象的强弱可以通过接触角来衡量，接触角越小，说明润湿性越好。
润湿现象在很多领域都有应用，比如涂料的涂布性能、纸张的吸墨性能等。
接下来，我们来讨论气体与液体的接触。
当气体与液体接触时，常常会出现气泡的形成。
气泡的形成是由于气体分子在液体中的溶解度低，当气体分子进入液体中时，会集聚在一起形成气泡。
气泡的大小和数量与气体溶解度有关，溶解度越低，气泡越大，数量越多。
气泡的形成对于我们理解气体溶解和释放的过程有着重要的意义，比如在饮料中的气泡就是二氧化碳气体的溶解和释放过程。
最后，我们来研究固体与气体的接触。
当固体与气体接触时，常常会出现吸附现象。
吸附是指气体分子在固体表面附着的现象。
这种现象是由于固体表面存在着吸附位点，吸附位点上的吸附力使得气体分子停留在固体表面。
吸附现象对于我们理解气体与固体的相互作用有着重要的意义，比如在催化剂中，吸附现象可以提高反应速率。
综上所述，界面现象是一种普遍存在的现象，涉及到液体、固体和气体之间的相互作用。
润湿、气泡形成和吸附是界面现象的三个重要方面，它们在不同领域都有着广泛的应用。
通过对界面现象的研究，我们可以更好地理解物质的性质和相互作用，为科学研究和工程应用提供参考。
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6601 在下图的毛细管内装入普通不润湿性液体，当将毛细管右端用冰块冷却时，管内液体将：(A) 向左移动(B) 向右移动(C) 不移动(D) 左右来回移动表面张力γ 随温度之增高而下降，由∆p = 2γ /R知，右端冷却时其附加压力增加而左端不变，故向左移动。
6602 如图在毛细管内装入润湿性液体, 当在毛细管内左端加热时,则管内液体将：( )(A) 向左移动(B) 向右移动(C) 不移动(D) 因失去平衡而左右来回移动温度上升，表面张力下降。
6603 单组分气-液平衡体系，在孤立条件下，界面A 发生了d A > 0 的微小变化, 体系相应的熵变d S变化为：(A) d S > 0 (B) d S = 0(C) d S < 0 (D) 不能确定6604在298 K下，将液体水分散成小液滴，其热力学能：（）(A)增加(B) 降低(C) 不变(D) 无法判定6621在绝热条件下，将液体分散成小颗粒液滴，液体的温度将：（）(A)上升(B) 下降(C) 不变(D) 无法判定6605 在等温等压条件下，将1 mol水的表面积增加10 倍，作功为W，水的Gibbs自由能变化为∆G，此时W与∆G的关系为：(∆U = Q - W) ( )(A) ∆G = -W(B) ∆G = W(C) ∆G < -W(D) 不能确定6606 液体的表面自由能γ可以表示为：( )(A) （∂H/∂A）T p n i,,(B) （∂A/∂A）T p n i,,(C) （∂U/∂A）S V n i,,(D) （∂G/∂A）T V n i,,6607 298 K时，水－空气的表面张力γ= 7.17×10-2 N·m-1，若在298 K，标准压力p∃下，可逆地增加4×10-4 m2水的表面积，环境对体系应做的功W为：( )(∆U = Q - W)(A) -2.868×10-5 J (B) 2.868×10-5 J(C) -7.17×10-5J (D) 7.17×10 –5 J6608 对大多数纯液体其表面张力随温度的变化率是：( )(A) (∂γ/∂T)p> 0 (B) (∂γ/∂T)p< 0(C) (∂γ/∂T)p= 0 (D) 无一定变化规律6609 一定体积的水，当聚成一个大水球或分散成许多水滴时，同温度下，两种状态相比，以下性质保持不变的有：( )(A) 表面能(B) 表面张力(C) 比表面(D) 液面下的附加压力6610界面吉布斯自由能和界面张力的相同点是不同点是。
量纲和数值相同；物理意义和单位不同。
6625在恒温恒压下，将一液体分散成小颗粒液滴，该过程液体是吸热还是放热？_____________吸热6628恒温恒压下，将一液体分散成小颗粒液滴，该过程液体的熵值（）(A)增大(B) 减小(C) 不变(D) 无法判定6635 已知293 K 时，水-空气的表面张力为7.275×10-2 N·m-1, 当已知298 K 和101.325 kPa下，可逆地增大水的表面积4 cm2, 体系的吉布斯自由能的变化为：( )(A) 2.91×10-5 J (B) 2.91×10-1 J(C) -2.91×10-5 J (D) -2.91×10-1 J6636 T = 298 K时, 水-空气表面张力γ= 7.17×10-2 N·m-1,（∂γ / ∂T）p, A = - 1.57×10-4 N·m-1·K-1。
在T，p∃时，可逆地增加2 cm2表面,对体系所作的功W =___________, 熵变∆S =_____________。
W = - γ d A = -14.34×10-6 J ∆S = 3.14×10-3 J·K-16637 在相同温度下，固体冰和液体水的表面张力哪个大? ( )(A) 冰的大(B) 水的大(C) 一样大(D) 无法比较6642水在临界温度时的表面Gibbs自由能：（）(A)大于零(B) 小于零(C) 等于零(D) 无法确定6643纯液体温度升高时，表面张力（）(A) 随温度升高指数增大(B) 随温度升高线性降低(C) 随温度呈对数变化(D) 不变6644在临界温度时，纯液体的表面张力（）(A)大于零(B) 小于零(C) 等于零(D) 无法确定6651 在298 K 时，已知A 液的表面张力是B 液的一半，其密度是B 液的两倍。
如果A ，B 液分别用相同的毛细管产生大小相同的气泡时，A 液的最大气泡压力差等于B液的：(A) 1/2倍(B) 一倍(C) 二倍(D) 四倍6652 已知400 K 时，汞的饱和蒸气压为p0，密度为ρ，如果求在相同温度下，一个直径为10-7 m 的汞滴的蒸气压，应该用公式：( )(A) p = p0+ 2γ/R'(B) ln(p/p0) =∆Vap H m(1/T0- 1/T)/R(C) RT ln(p/p0) = 2γM/ρＲ'(D) p = nRT/V6653 298 K，101.325 kPa 下，将直径为1μm 的毛细管插入水中，问需要多大压力才能防止水面上升？（已知此时水的表面张力为71.97×10-3 N·m-1，水对玻璃完全润湿cosθ = 1）(A) 288 kPa (B) 316 kPa p s = (2γ cosθ)/R= 288 kPa(C) 489 kPa (D) 576 kPa6654 弯曲表面上附加压力的计算公式：∆p = p' - p0= 2γ/R' 中，R' 的符号：( )(A) 液面为凸面时为正，凹面为负(B) 液面为凸面时为负，凹面为正(C) 总为正(D) 总为负6655 在298 K 时，已知A 液的表面张力是B 液的一半，其密度是B 液的两倍。
如果A 液在毛细管中上升1.0×10-2 m，若用相同的毛细管来测B 液，设接触角相等，B 液将会升高：(A) 2×10-2 m (B) 1/2×10-2 m(C) 1/4×10-2 m (D) 4.0×10-2 m6656 一个U 型管的两臂直径不同，一端为1×10-3 m，另一端为3×10-3 m，水的表面张力为0.072 N·m-1。
如用这个U 型管装上水来测量压力，将引入的误差为：( )(A) 72 Pa (B) 192 Pa 误差＝2γ /R1 - 2γ /R2 = 192 Pa(C) 96 Pa (D) 288 Pa6657 下列说法中不正确的是：( )(A) 生成的新鲜液面都有表面张力(B) 平面液体没有附加压力(C) 弯曲液面的表面张力的方向指向曲率中心(D) 弯曲液面的附加压力指向曲率中心6658 液体在毛细管中上升的高度与下列那一个因素无关：( )(A) 温度(B) 液体密度(C) 重力加速度(D) 大气压力6659 在相同温度下，同一液体被分散成具有不同曲率半径的物系时，将具有不同饱和蒸气压。
以p平、p凹、p凸分别表示平面、凹面和凸面液体上的饱和蒸气压，则三者之间的关系是：(A) p平> p凹> p凸(B) p凹> p平> p(C) p凸> p平> p凹(D) p凸> p凹> p平6661 弯曲液面（非平面）所产生的附加压力：( )(A) 一定不等于零(B) 一定等于零(C) 一定大于零(D) 一定小于零6662 把玻璃毛细管插入水中，凹面下液体所受的压力p与平面液体所受的压力p0相比：(A) p = p0(B) p < p0(C) p > p0(D) 不确定6663 能在毛细管中产生凝聚现象的物质是由于该物质的液体在毛细管中形成：(1) 凸面(2) 凹面(3) 平面其在毛细管内液面上的饱和蒸气压p：(4) 大于平面的(5) 等于平面的(6) 小于平面的正确的答案是：（）(A) （2）（4）(B) （1）（5）(C) （3）（6）(D) （2）（6）6664 微小晶体与普通晶体相比较，哪一种性质不正确？( )(A) 微小晶体的饱和蒸气压大(B) 微小晶体的溶解度大(C) 微小晶体的熔点较低(D) 微小晶体的溶解度较小6665 有一露于空气中的球形液膜，若其直径为2×10-3 m，表面张力为0.7 N·m-1，则该液膜所受的附加压力为：( )(A) 1.4 kPa (B) 2.8 kPa p s = 2×2γ /R'(C) 5.6 kPa (D) 8.4 kPa6667 设水在某玻璃毛细管内上升的高度为h，若此毛细管被折断，露在水面以上的长度是h/2，则水在毛细管上升到h/2 以后，将：( )(A) 不断从管中流出(B) 不从管中流出，管内液面曲率半径缩小到1/2 倍(C) 不从管中流出，管内液面曲率半径增大到2 倍(D) 不从管中流出，管内液面曲率半径不变6668 将一毛细管端插入水中，毛细管中水面上升5 cm，若将毛细管向下移动，留了3 cm 在水面，试问水在毛细管上端的行为是：( )(A) 水从毛细管上端溢出(B) 毛细管上端水面呈凸形弯月面(C) 毛细管上端水面呈凹形弯月面(D) 毛细管上端水面呈水平面6669 有两根半径相同的玻璃毛细管插入水中，水面上升高度为h，其中一根在1/2h处使其弯曲向下，试问水在此毛细管端的行为是：( )(A) 水从毛细管端滴下(B) 毛细管端水面呈凸形弯月面(C) 毛细管端水面呈凹形弯月面(D) 毛细管端水面呈水平面6670 将一根毛细管（半径为R）插入水中，从毛细管上端吹入气体，使气体从下端溢出，对气体施加最大压力p max为：( )（p0为大气压）（设液体在毛细管内曲率半径为r）(A) p max = p0+ ρｇh(B) p max = p0+ 2γ/ r(C) p max = p0+ ρｇh + 2γ / r(D) p max = p0+ ρｇh + │2γ / r│6671 半径为1×10-2 m 的球形肥皂泡的表面张力为0.025 N·m-1，其附加压力为：(A) 0.025 N·m-2(B) 0.25 N·m-2(C) 2.5 N·m-2(D) 10 N·m-2p s = 2×2γ /R'6672 在相同温度和压力下, 凹面液体的饱和蒸气压p r与水平面液体的饱和蒸气压p0相比（同一种液体）：( )(A) p r= p0(B) p r< p0(C) p r> p0(D) 不能确定6673 同一液体，其弯曲液面的蒸气压p1, 水平面液面的蒸气压p2，在相同温度和外压下：( )(A) p1> p2(B) p1< p2(C) p1= p2(D) p1> p2或p1< p26674 在空间轨道上运行的宇宙飞船中，漂浮着一个足够大的水滴，当用一根内壁干净、外壁油污的玻璃毛细管接触水滴时，将会出现：( )(A) 水并不进入毛细管(B) 水进入毛细管并达到管内一定高度(C) 水进入毛细管并达到管的另一端(D) 水进入毛细管并从另一端滴出6676 同外压恒温下，微小液滴的蒸气压比平面液体的蒸气压：( )(A) 大(B) 一样(C) 小(D) 不定6678 半径为R，表面张力为γ ，则肥皂泡内外的压力差为：( )(A) ∆p = 0 (B) ∆p = 2γ / R(C) ∆p = 4γ / R(D) 无法确定6679 气固相反应CaCO3(s)CaO(s) + CO2(g) 已达平衡。