第十章表面现象

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物理化学表面现象练习题

物理化学表面现象练习题第一题：一张正方形纸片的质量为m，边长为l。

该纸片悬挂在水面上，完全浸没。

如果纸片边缘受到的浮力为F1，纸片下表面受到的压强为P1，上表面受到的压强为P2，求纸片周围的液体对纸片边缘的压力。

解题步骤：1. 首先，我们需要计算纸片的体积。

纸片的边长为l，可以计算出纸片的面积为A = l * l。

令纸片的厚度为δ，可以计算出纸片的体积为V = A * δ。

2. 然后，我们需要计算纸片受到的浮力。

根据阿基米德定律，浸没在液体中的物体受到的浮力等于其排开液体的体积乘以液体的密度。

所以，纸片受到的浮力为F = V * ρ，其中ρ为液体的密度。

3. 接下来，我们需要计算纸片下表面受到的压强P1。

假设液体对纸片下表面的压强为p。

由于压强的定义为P = F / A，我们可以得到P1 = F / A1，其中A1为纸片下表面的面积。

纸片下表面的面积可以表示为A1 = (l - 2δ) * (l - 2δ)。

因此，纸片下表面受到的压强为P1 = F / A1。

4. 最后，我们需要计算纸片周围的液体对纸片边缘的压力。

纸片周围的液体对纸片边缘的压力等于液体对纸片边缘施加的力除以纸片边缘的长度。

由于纸片边缘受到的力等于纸片边缘受到的浮力，我们可以得到液体对纸片边缘的压力为P = F1 / l。

根据以上步骤，我们可以计算出纸片周围的液体对纸片边缘的压力。

第二题：一块金属板被放置在一个达到热平衡的室温环境中。

金属板的初始温度为T1，室温为T2，金属板的质量为m，比热容为c。

金属板表面的面积为A，厚度为δ。

假设金属板和室温环境之间的热传导只发生在金属板的两个表面，并且忽略金属板的边缘效应。

请计算金属板表面温度随时间的变化。

解题步骤：1. 首先，我们可以根据热传导定律得出金属板表面温度随时间的变化率。

根据热传导定律，金属板表面温度随时间的变化率可以表示为dθ/dt = (1 / (ρcA)) * (dQ / dt)，其中ρ为金属板的密度，c为金屋比热容，A为金屋表面的面积，dQ / dt为单位时间内通过金属板表面传递的热量。

物理化学复习二

= 4.344×1030 (2) qr = = 71.66 (3) 振动特征温度 =2230K (4) qe = ge0 =3 (5) CV,m = CV,m,t + CV,m,r + CV,m,v = (3R)/2 + R =20.79 J·K－1·mol－) 德拜-许克尔公式：
，其中 A=0.509(mol-1·kg)1/2 ，I = (1/2) S bBZB2 2. 原电池 (1) 热力学
D G= -zFE D S= -(G/ T)p = zF ( E/ T)p D H =D G + T D S = -zFE +zFT( E/ T)p Qir = T D S =zFT( E/ T)p (2) 能斯特方程 D rGmq = -zFEq = -RTlnKq
(2) 可以将煤的燃烧反应 C(石墨) + O2 CO2设计成电池。已知 25℃、pq 时，C(石墨)的燃烧焓为－393.51kJ·mol-1；C(石墨)、CO2(g)、
O2(g)的标准摩尔熵分别为5.69、213.64和205.03J·mol-1·K-1。 (a) 求该电池的标准电动势E q；
(1) 氧分子的平动配分函数。 (2) 氧分子的转动配分函数(已知转动惯量I为1.935×10－46 kg·m2)。
(3) 氧分子的振动配分函数 qv0 (已知其振动频率为4.648×1013s－1)。 (4) 氧分子的电子配分函数(已知电子基态的简并度为3，电子激发态可忽略)。 (5) 忽略振动和电子的影响，估算氧分子的恒容摩尔热容。已知阿伏加德罗常数L=6.022×1023mol-1，普朗克常数h=6.626×10-34J·s, 光速k=1.381×10-23J·K-1。解：(1) V=nRT/p = 1mol×8.3145J.mol－1.K－1×298.15K/100000Pa = 0.02479 m3 qt =

天津大学物理化学第十章界面现象

4. 亚稳态及新相生成
系统分散度增大、粒径减小引起液滴和固
体颗粒的饱和蒸气压大于普通液体、固体的情
况，只有在粒径很小时才需要考虑。在蒸气冷凝、液体凝固和沸腾、溶液结晶等过程中，新相从无到有，最初尺寸极其微小，比表面积和表面吉布斯函数都很大，新相的产
生非常困难，会出现一些特殊的状态——亚稳
态(介安态)。
dG dA 8πr dr
pr 4πr 2 (dr ) pr dG (dn) RT ln RT ln p M p
dG dA 8πr dr
pr 2 M RT ln p r
开尔文公式
由Kelvin公式可知：凸液面 r 越小pr 越大 p 2 M 对于凹液面： RT ln pr r 比较饱和蒸气压： p凸> p平> p凹
吸附等温线:
Va
Ⅰ
Va
Ⅱ
0
Va
Ⅲ
p/p*
Ⅳ
1
0 Va
p/p*
Ⅴ
1
Va
0p/p*ຫໍສະໝຸດ 10p/p*
1
0
p/p*
1
p: 达平衡时的吸附压力； p*: 该温度下吸附气体的饱和蒸气压。
2. 吸附经验式——弗罗因德利希公式
Freundlich用指数方程描述型吸附等温线
V a kpn
n、k 是两个经验参数，均是 T 的函数。 k: 单位压力时的吸附量。一般T ，k； n ：介于0~1之间，反映 p 对V a 影响的强弱。直线式： lgV
§10.4 液 - 固界面
固体表面力场不对称，存在润湿和吸附 1. 接触角与杨氏方程
平衡时
cos
s ls lg

第十章__界面现象2005.11.20

有等于系统增加单位面积时所增加的吉布斯函数，
所以也称为表面吉布斯函数
9
例：
20 ℃时汞的表面张力 =4.85×10
-1
N· m
-1
，若在此温度
及101.325 kPa 时，将半径r1 = 1 mm的汞滴分散成半径为 r2 =10-5 mm 的微小液滴时，请计算环境所做的最小功。解：因为T，p 恒定，所以为常数，环境所做的最小功为可逆过程表面功W’，
6
此实验证明，液体表面层存在着一个平行于液面，垂直于分界线的力，此力使表面收缩 —— 表面张力。

对于弯曲液面，表面张力则与液面相切。

表面张力
7
2. 表面功与表面张力表面吉布斯函数：
dx
当T、p、n不变的条件下，若把 MN移动dx，
F外

l
则增加面积dA=2l· dx，
此时外界必反抗表面张力做功。 WR' F外 dl 在可逆条件下：F外=F表+dF≌F表
15
5. 影响表面张力的因素
（1）表面张力和物质性质有关和它接触的另一相的性质有关。（i）和空气接触时，液体和固体中的分子间作用力越大表面张力越大。一般：
(金属键)＞ (离子键)＞ (极性共价键)＞ (非极性共价键)
（ii）同一种物质和不同性质的其它物质接触时，界面层中分子所处的力场不同，界面张力出现明显差异。（看下表数据）
16
某些液体、固体的表面张力和液/液界面张力
物质水(溶液) 乙醇(液)
/（10-3
N· -1） m 72.75 22.75
T/K 293 293
物质 W(固) Fe(固)

天大考研资料物理化学-第十章表面现象

线。1938年BET将L理论扩展，提出了多分子层的吸附理论(BET公式)
34
5. 吸附热力学
物理吸附为自发过程，G < 0；而气体吸附到表面，自由度减少，故S < 0；
根据：G = H -T S < 0，可知：H < 0，吸附为放热过程。吸附热可直接用量热计测量，也可用热力学方法计算。
35
被吸附的气体可作为吸附相处理，吸附平衡时有： Ga=Gg
d G Sd V T d ds p Aμ B dB n
B
γ A G s T,B (p a ,) n A U s S,B V (a ,) n A H s S,B ( pa ,) n A A s T,B (V a),n
恒T、p、、恒组分下积分，有：
一般：p↑10atm, ↓1mN/m。eg:
1atm
H2O = 72.8 mN/m
10atm
H2O = 71.8 mN/m
12
§10.2 弯曲液面的附加压力及其后 1. 弯果曲液面的附加压力——Laplace方程
pl
pg
pl
一般情况下，液体表面是水平的，
水平液面下液体所受压力即为外界压力。
物理吸附与化学吸附：
吸附力
吸附层吸附热
吸附选择性吸附可逆性吸附速率温度
物理吸附范德华力单层或多层近似等于气体凝结热，较小
无选择性（吸附量可不同）可逆快，易达平衡低温（沸点附近或以下）
化学吸附化学键力（多为共价键）单层近似等于化学反应热，较大
有选择性不可逆慢，不易达平衡高温>>Tb才发生明显吸附。
有：ΔpdVγdA
对球:

第十章表面活性剂a

16
氢氧化钙羟苯乙酯
加热 85℃
[处方] 硬脂醇 220g
白凡士林 250g
十二烷基硫酸钠 15g
羟苯甲酯 0.25g
丙二醇 120g 羟苯丙酯 0.15g 蒸馏水加至1000g
[制法] 硬脂醇
水浴 75℃ 溶化
白凡士林
搅拌
缓缓
十二烷基硫酸钠羟苯甲酯丙二醇羟苯丙酯
加入加热同上溶于水冷凝
蜂蜡 8g
单硬脂酸甘油酯 17.0g
液状石蜡 410.0ml
地蜡 75.0g
白凡士林 67.0g
双硬脂酸铝 10.0g
氢氧化钙 1.0g 羟苯乙酯 1.0g 蒸馏水 401.5ml
[制法] 硬脂酸液状石蜡白凡士林双硬脂酸铝单硬脂酸甘油酯蜂蜡地蜡
水浴加热溶化依次加入加热 85℃ 搅拌溶于蒸馏水缓缓加入
三硬脂单油
应用：为水溶性O/W型表面活性剂，用作增溶剂、
乳化剂、分散剂和润湿剂。
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三、聚氧乙烯型 1.聚氧乙烯脂肪酸酯：卖泽类[Myrij]
系聚乙二醇与长链脂肪酸缩合而成的酯。
通式：R· COO· 2(CH2O CH2)nCH2· CH OH
因n不同，产品常用的有：
Myrij-45 -49 -51 -52 -53
利用这些性质与表面活性剂浓度之间的关系，可
推测出CMC。（2）温度、浓度、电解质、pH值等因素对测定结果也会产生影响。
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（三）亲水亲油平衡值HL来自值1、HLB值（Hydrophile-lipophile balance） --表面活性剂分子中亲水和亲油基团对油或水的综合亲和力。是用来表示表面活性剂的亲水亲油性强弱的数值。

10-界面现象习题

化学吸附
范德华力
化学键力
单层或多层
单层
小（近于液化热）大（近于反应热）
无或很差
较强
可逆
不可逆
易达到
不易达到
10
（7）接触角（润湿角）
s
M
P
l
O
O
N
sl
接触角：气液固三相点处，气液界面的切线与固液界面的夹角
经过液体内部
润湿：固体表面上的气体被液体取代的过程。接触过程的 △G＜0。Gibbs函数降低越多，越易润湿。
解：液体B在另一不互溶液体A上能否发生铺展，则
SB A－ B AB 0自动铺展 A
（1）SH2O Hg－ H2O H2O-Hg Hg =（486.5-72.75-375）mN m1 38.75mN m1＞0
水在汞的表面上能发生铺展
（2） SHg H2O－ Hg H2O-Hg
一般情况下，表面活性物质的 - c 曲线
kc m 1 kc
1. 表面现象在自然界普遍存在，但有些自然现象与表面现象并不密切相关，例如
(A) 气体在固体上的吸附 (B) 微小固体在溶剂中溶解 (C) 微小液滴自动呈球形 (D) 不同浓度的蔗糖水溶液混合
答案：D
2. 液体的附加压力和表面张力的联系与区别在于 (A) 产生的原因和方向相同而大小不同 (B) 作用点相同而方向和大小不同 (C) 作用点相同而产生的原因不同 (D) 产生的原因相同而方向不同答案：D
——液体密度
g——重力加速度
cos r
rl
rl
r
cos
当接触角θ<90o时，液体在毛细管中上升，凹液面；当接触角θ>90o时，液体在毛细管中下降，凸液面。

物理化学第十章界面现象

第十章界面现象10.1 界面张力界面：两相的接触面。

五种界面：气—液、气—固、液—液、液—固、固—固界面。

（一般常把与气体接触的界面称为表面，气—液界面=液体表面，气—固界面=固体表面。

）界面不是接触两相间的几何平面！界面有一定的厚度，有时又称界面为界面相(层）。

特征：几个分子厚，结构与性质与两侧体相均不同比表面积：αs=A s/m（单位：㎡·㎏-¹）对于一定量的物质而言，分散度越高，其表面积就越大，表面效应也就越明显，物质的分散度可用比表面积αs来表示。

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不可忽略。

1. 表面张力，比表面功及比表面吉布斯函数物质表面层的分子与体相中分子所处的力场是不同的——所有表面现象的根本原因！表面的分子总是趋向移往内部，力图缩小表面积。

液体表面如同一层绷紧了的富有弹性的橡皮膜。

称为表面张力：作用于单位界面长度上的紧缩力。

单位：N/m,方向：表面（平面、曲面）的切线方向γ可理解为：增加单位表面时环境所需作的可逆功，称比表面功。

单位：J · m-2。

恒温恒压：所以：γ等于恒温、恒压下系统可逆增加单位面积时，吉布斯函数的增加，所以，γ也称为比表面吉布斯函数或比表面能。

单位J · m-2表面张力、比表面功、比表面吉布斯函数三者的数值、量纲和符号等同，但物理意义不同，是从不同角度说明同一问题。

(1J=1N·m故1J·m-2=1N·m-1，三者单位皆可化成N·m-1)推论：所有界面——液体表面、固体表面、液-液界面、液-固界面等，由于界面层分子受力不对称，都存在界面张力。

2. 不同体系的热力学公式对一般多组分体系，未考虑相界面面积时：当体系作表面功时，G 还是面积A的函数在恒温、恒压、组成不变的情况下，使面积减小或表面张力减小，致系统总界面吉布斯函数减小的表面过程可以自发进行。

10-物理化学第十章界面现象

ln
Pr Ps
2 M r RT
凸（液滴）~ “+” 凹（气泡）~ “–”
凸（液滴，固体粉末 or r > 0）— Pr＞Ps 凹（气泡 or r < 0 ）— Pr＜Ps
水平液面（r→∞）— Pr=Ps
❖ 亚稳状态和新相的生成 ——分散度对系统性质的影响
亚稳状态
——热力学不稳定态，一定条件下能相对稳定的存在。
杨氏方程
cos
s l
sl
润湿条件 s sl 铺展条件 s sl l
❖ 应用
毛细管内液面
凹：润湿
凸：不润湿
§10–3 弯曲液面下的附加压
由此产生毛细现象，并影响饱和蒸气压
10·3·1 弯曲液面产生附加压
附加压 △P= P心－P外
➢ 杨-拉普拉斯方程
曲面— P 2 膜— P 4
第十章界面现象
讨论界面性质对系统的影响
新的系统—多相，小颗粒系统
非体积功—表面功
❖ 需考虑界面影响的系统界面所占比例大的系统
比表面——
aS
AS m
❖ 本章内容表面张力
① 表面现象的成因表面现象的总成因
与AS↓有关 ② 各类现象分析
与γ↓有关
§10–1 表面现象的成因 10·1·1 表面张力 ❖ 表面张力 γ 定义—作用于单位边界上的表面紧缩力方向—总指向使表面积减小的方向
为降低表面张力而产生吸附剂 —— 起吸附作用的吸附质 —— 被吸附的
§10–4 固体表面的吸附固体对气体的吸附
10·4·1 吸附的产生
固体特点—有大的比表面，不稳定。通过吸附其它分子间力较小的物质，形成新的表面能较低的界面。
两个相对的过程——吸附和解吸吸附量——一定T、P下，吸附和解吸达平衡时，吸附气体的量。

物理化学第十章表面现象

P = P 0 + P
P = P 0 P
图10－8 弯曲液面的附加压力
§10-3 弯曲液面的附加压力和毛细现象这种弯曲液面内外的压力差,就称之为附加压力,用 P 来表示。
P = P内 P外 = P P 0
附加压力的方向总是指向曲率中心。二、拉普拉斯（Laplace）方程附加压力的大小与弯曲液面曲率半径有关。
Ga = γ s l (γ s g + γ l g ) = Wa'
图10-4 沾湿过程
§10-2 润湿现象与接触角
则此过程中， Wa' 即称为沾湿功。对于一个自发过程来讲， Wa' > 0 。 Wa' 外
W a' 所做的最大功。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ是液固沾湿时，系统对
值愈大，液体愈容易润湿固体。
（2）浸湿（immersional wetting）所谓浸湿是指当固体浸入液体中，气—固界面完全被固—液界面所取代的过程。如图10-5所示：在恒温恒压可逆情况下，将具有单位表面积的固体浸入液体中，气—固界面转变为液固界面，在该过程中吉布斯函数的变化值为 Gi = γ s l γ s g = Wi
γ s g = γ s l + γ l g cos θ
cos θ =
γ
sg
γ
sl
γ l g
1805年杨氏（TYoung）曾得到此式，故称其为杨氏方程。 1）当 θ > 90 0 时， cosθ < 0 即 γ s g < γ s l
G = γ s l γ s g > 0
γ s g > γ s l 2）当θ < 90 0 时， θ > 0 cos 液体润湿固体过程中能自动发生，液体有扩大固—液界面的趋势，

材料物理学中的表面和界面现象

材料物理学中的表面和界面现象材料物理学是研究物质的性质及其与外界相互作用的学科，而表面和界面现象则是材料物理学中一个重要的研究领域。

表面和界面现象的研究对于理解材料的性质和开发新型材料具有重要意义。

本文将从表面和界面的定义、性质以及应用等方面进行探讨。

表面是物质与外界相接触的部分，它通常与内部相比具有较高的能量。

表面现象是指物质的表面所表现出的特殊性质和现象。

表面现象的研究对象包括表面能、表面张力、表面活性等。

表面能是表征物质表面能量的物理量，它是单位面积的表面所具有的能量。

表面张力是指液体表面上的分子间相互作用力，它使液体表面趋向于收缩，形成一个尽可能小的表面积。

表面活性则是指物质在界面上的吸附现象，使界面上的分子排列有序，形成一层分子膜。

界面是两种不同物质之间的接触面，它具有特殊的物理和化学性质。

界面现象是指两种不同物质接触时所表现出的特殊性质和现象。

界面现象的研究对象包括界面能、界面电荷、界面扩散等。

界面能是指两种不同物质接触时所产生的能量变化，它决定了物质在界面上的吸附和反应行为。

界面电荷是指界面上的电荷分布情况，它对于界面的电荷传递和电子转移等过程起着重要作用。

界面扩散是指两种不同物质在界面上的扩散过程，它影响着物质的相互渗透和传输。

表面和界面现象在材料科学和工程中具有广泛的应用价值。

首先，表面和界面现象对于材料的界面反应和界面控制具有重要意义。

在材料加工和制备过程中，界面反应和界面控制是实现材料性能优化的关键环节。

通过研究表面和界面现象，可以有效地控制材料的界面结构和界面性质，从而改善材料的性能和功能。

其次，表面和界面现象在材料的粘附和润湿等方面也具有重要应用。

例如，在涂层材料中，表面张力的控制可以实现涂层的均匀覆盖和附着力的增强；在生物医学领域，通过改变材料表面的亲水性或疏水性，可以实现对生物体的粘附或排斥。

此外，表面和界面现象还在材料的电子输运、热传导和光学性能等方面有着重要的应用。

10 第十章界面现象习题解

第十章界面化学课后作业题解10.3 计算373.15K 时，下列情况下弯曲液面承受的附加压力。

已知373.15K 时水的表面张力为58.91×10-3N.m -1。

（1）水中存在的半径为0.1μm 的小气泡；（2）空气中存在的半径为0.1μm 的小液滴；（3）空气中存在的半径为0.1μm 的小气泡。

解：10.4 在298.15K 时，将直径为0.1mm 的玻璃毛细管插入乙醇中。

问需要在管内加多大的压力才能防止液面上升？若不加任何压力，平衡后毛细管内液面的高度为多少？已知该温度下乙醇的表面张力为22.3×10-3N.m -1，密度为789.4 kg.m -3 ，重力加速度为9.8m.s -2。

设乙醇能很好地润湿玻璃。

解：乙醇能很好地润湿玻璃，可看作cos θ=0，所以r=r 1(曲率半径与毛细管半径相等)需要在管内加892 Pa 的压力才能防止液面上升。

若不加任何压力，平衡后毛细管内液面的高度为0.115m 。

kPa 2356Pa 2356400101091584r 4p 3kPa 1178Pa 1178200101091582r 2p 217373==⨯⨯=γ=∆==⨯⨯=γ=∆----..）（））（（Pa 892100.051022.32r 2p 33=⨯⨯⨯=γ=∆--m 1150100.0589789.41022.32gr 2h 33..=⨯⨯⨯⨯⨯=ργ=--10.9 已知在273.15K 时，用活性炭吸附CHCl 3，其饱和吸附量为93.8dm 3.kg -1，若CHCl 3的分压力为13.375 kPa ，其平衡吸附量为82.5 dm 3.kg -1。

试求：（1）朗缪尔吸附等温式中的b 值；（2）CHCl 3的分压为6.6672 kPa 时，平衡吸附量为若干？解：（1）朗缪尔吸附等温式（2）根据朗缪尔吸附等温式10.14 293.15K 时，水的表面张力为72.75mN.m -1，汞的表面张力为486.5mN.m -1，而汞和水之间的界面张力为375mN.m -1，试判断：（1）水能否在汞的表面上铺展开？（2）汞能否在水的表面上铺展开？解：（1）水能在汞的表面上铺展（2）汞不能在水的表面上铺展bp 1bp V V m +=b 375131b 37513893582....+=0m 38.75mN 72.75-375-486.5--S -1->⋅==γγγ=水水汞汞0m -788.75mN 486.5-375-72.75--S -1-<⋅==γγγ=汞水汞水1-3m kg 73.58dm 6.66720.54591 6.66720.545993.8bp 1bp V V ⋅=⨯+⨯⨯=+=1kPa 545901-82.593.8375131b -=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=..10.17 292.15K 时，丁酸水溶液的表面张力可以表示为)bc 1(a -0+γ=γln ，式中0γ为纯水的表面张力，a 和b 皆为常数。

第10章界面性质

液面为球面时公式的推导
O1 r1
α
r
O
cos r1
• 定义：ΔP= P内－P外 > 0
P外 P内
凸液面ΔP= Pl－Pg 凹液面ΔP= Pg－ Pl
凸液面
凹液面
液面为球面时： P P内 P外 2
r
平面、凸面、凹面的液内受力情况分析
P外
P外
γ
γγ
γ γ
△P
P内=P外
P内=P外+ △P
附加压γ
P内=P外－ △P
• 表面张力一般随温度增加而降低。
• 纯物体： γ = γ0(1－T/ Tc)n • （3）压力的影响：
• 表面张力一般随压增加而降低。
§10.2 弯曲液面的附加压力及其后果
• （1）弯曲液面的附加压力：拉普拉斯方程
• 液面有凸液面和凹液面两种。
• 弯曲液面的附加压力: 由于表面张力的作用,弯曲液面的两侧存在一个压力差ΔP 。
§10.1 界面张力
• 1、表面张力
外
• 表面功及表面张力
力
• 表面功：将体相中的分子称到液体的表面以扩大液体的表面，则必须由环境对系统作功。
•
δ Wr‘ = dGT,p = γdA
故:
•γ •
单位面积的表面功单位面积的表面吉布斯函数
( G AS
)T , p
• 表面张力：作用在表面单位长度上的力。
10－3
109
6× 10－1 6× 105 0.44×10－1
10－4
1012
6
6× 106
0.44
10－5
1015
6× 101 6× 107 0.44×101

表面张力

（1）求分散前后水滴的表面积和比表面并进行比较；
（2）系统吉布斯函数增大多少？已知20℃时，水的密度
=1000kg·m-3,
= 72.75× 10-3N·m-1
解：（1）0.001kg的球形水滴
V m
0.001kg 1000kgm3
=1×10-6 m3
设其半径为r1,
V 4 3
3
r 1=0.62×10-2 m
平方米，268台机器设备遭毁损，54人丧生，1821人受伤。
事后查明原因，是亚麻粉尘爆炸。
2010年02月25日河北秦皇岛粉尘爆炸事故致19人死49
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解释：为什么小液滴会成球形？在无重力下，此现象更为明显，例太空舱中水球太空舱中会出现篮球般的大水球，每位飞行员轮流传递，各咬一口后，篮球会逐渐收缩为排球﹑足球﹑垒球的大小，但总是呈现球形
40
69.58 20.60 20.9 24.3 21.2 26.13 26.3
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60
66.18 19.01 21.9 18.6 23.81 23.7
80
62.61 16.2 21.53 21.3
100
58.85 15.7 19.39
33
（4）压力的影响。
a．表面分子受力不对称的程度 ↓
P↑
b．气体分子可被表面吸附，改变, ↓
↓
c．气体分子溶于液相
一般：p↑10atm, ↓1mN/m，例:
1atm 10atm
H2O = 72.8 mN/m H2O = 71.8 mN/m
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34
在清洁水面上，撒一层细粉笔灰，使其浮于水面上，用烧热的细铁丝点在粉笔灰的中心，会发生什么现象
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N·m-1)

材料成型原理名词解释

材料成型原理名词解释第一章2、金属的表面活性物质：使液态金属表面张力降低的溶质元素，称为该金属的表面活性物质。

3、金属的非表面活性物质：使液态金属表面张力增加的溶质元素，称为该金属的非表面活性物质。

4、充型能力：液态金属的充型能力是指液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力，即液态金属充满铸型的能力，简称充型能力。

5、流动性：液态金属本身的流动能力，称为“流动性”。

6.铸造：铸造是一种用液态金属生产制品的工艺方法。

7.铸件：将金属熔化，成为具有良好流动性的液态，在重力场或其它力(压力、离心力、电磁力等)作用下充满铸型，经凝固和冷却成为具有铸型型腔形状的制品，所铸出的金属制品称为铸件。

8.晶界流动：晶粒间出现相对流动，称为晶界流动。

9.金属的熔点：金属由固态变成液态过程中，在完全熔化前温度维持不变，这时的温度称为金属的熔点。

10.熔化潜热：金属在熔点温度的固态变为同温度的液态时，要吸收大量的热量，称为熔化潜热。

11.近程有序排列：这种仅在原子集团内的有序排列称为“近程有序排列”。

12.近程有序：原子集团由数量不等的原子组成，其大小为10-10m数量级，在此范围内原子排列仍具有一定的规律性，称为“近程有序”。

13.结构起伏：由于能量起伏，液体中大量不停“游动”着的局域有序原子团簇时聚时散、此起彼伏而存在“结构起伏”14.能量起伏：原子集团间的空穴或裂纹内分布着排列无规则的游离原子。

这样的结构不是静止的，而是处于瞬息万变的状态，即原子集团、空穴或裂纹的大小、形态和分布及热运动的状态都处于每时每刻都在变化的状态--液态中也存在着很大的能量起伏。

15.浓度起伏：由于同种元素及不同元素之间的原子间结合力存在差别，相互结合力较强的原子容易聚集在一起，而把别的原子排挤到别处，表现为游动原子团簇之间存在着成分差异；而且这种局域成分的不均匀性随原子热运动在不时发生着变化。

这一现象称为“浓度起伏”。

16.相起伏：存在成分和结构不同的游动原子集团，在一些化学亲和力较强的元素的原子之间还可能形成不稳定的(临时的)或稳定的化合物----相起伏。

表面现象

第十章界面化学引言界面：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。

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。

界面科学是化学物理生物材料和信息等学科之间相互交叉和渗透的一门重要的边缘科学，是当前三大科学技术（生命科学，材料科学和信息科学）前沿领域的桥梁。

界面化学是在原子或分子尺度上探讨两相界面上发生的化学过程以及化学前驱的一些物理过程。

分散程度和表面积的关系：a s =A s /m 。

由于在界面上分子的处境特殊，有许多特殊的物理化学和化学性质，随着表面张力，毛细现象和润湿现象等逐渐被发现，并赋予了科学的解释。

随着工业生产的发展，与界面现象有关的应用也越来越多，从而建立了界面化学（或表面化学）这一学科分支。

表面化学是一门既有广泛实际应用又与多门学科密切联系的交叉学科，它既有传统，唯象的，比较成熟的规律和理论，又有现代分子水平的研究方法和不断出现的新发现。

§10.1 界面张力1.液体的表面张力、表面功及表面吉布斯函数液体表面张力存在的两个实验：（1）金属园环内肥皂膜的破裂过程。

（2）U 型框架皂膜的扩大过程。

在皂膜的边缘，存在着一种力，趋向使表面收缩的力，称为表面张力γ（单位：1-⋅m N 。

表面张力：作用于表面的边缘，并且和边缘相切，使表面收缩的力。

表面张力是体系的性质，和体相的种类，温度，压力，组成以及与其共存的另一相的性质有关。

当共存的加一相是非气相时，称为界面张力。

表面张力产生原因：表面层分子相对体相分子是受力不均的，体相分子对表面层分子的引力有使表面缩小的趋势，因此若使系统的表面积增加（即表层分子增多），外界需要做功（表面功）。

第十章界面现象

物化第十章界面现象习题一、名词解释1. 表面活性剂2. 接触角3. 表面张力4. 临界胶束浓度5. 吸附6. 溶液的表面吸附二、简答题1 兰格缪尔吸附理论的基本假设是什么？在推导BET公式时，所作的基本假设是什么？二者的使用范围如何？2. 进行蒸馏实验时，通常在蒸馏瓶中加入少量碎瓷片或沸石类的物质以防止暴沸，试分析其原因。

3. 为什么表面活性剂能大大地降低水的表面张力？4. 表面活性物质的增溶作用是什么？增溶作用与一般溶解有什么区别？5. 气-固、液-固、液-液界面分别以什么方式降低表面自由能？6. 简述人工降雨的科学道理。

7. 加热液体时为什么会出现过热现象？怎样避免暴沸？请解释原因。

8 为什么空气中会出现水蒸气过饱和的现象？人工降雨的道理何在？9. 在亲水固体表面，经过表面活性剂（如防水剂）处理后，为什么可以改变其表面性质，使其具有憎水性？三、判断题1. 比表面吉布斯自由能与表面张力符号相同，数值相等,所以两者的物理意义相同。

2. 在液体中形成的小气泡，气泡的半径越小，泡内饱和蒸汽压越小。

3. 若增加浓度能使表面张力增大时，则溶质在表面层发生正吸附。

4.只有表面活性剂的浓度低于临界胶束浓度时，才具有增溶作用。

5. 在恒温下，液体的分散度越大，其饱和蒸气压也越大7．只有在比表面很大时才能明显地看到表面现象，所以系统表面增大是表面张力产生的原因。

8．对大多数系统来讲，当温度升高时，表面张力下降。

9．比表面吉布斯函数是指恒温、桓压下，当组成不变时可逆地增大单位表面积时，系统所增加的吉布斯函数，表面张力则是指表面单位长度上存在的使表面张紧的力。

所以比表面吉布斯函数与表面张力是两个根本不同的概念。

10．恒温、恒压下，凡能使系统表面吉布斯函数降低的过程都是自发过程。

11．过饱和蒸气之所以可能存在，是因新生成的微小液滴具有很大的比表面吉布斯函数。

12．液体在毛细管内上升或下降决定于该液体的表面张力的大小。