表面现象PPT课件

.
19
第九章 表面现象
9.2 弯曲液面下的附加压力和弯曲液面上的蒸气压
9.2.1 弯曲液面下的附加压力
9.2.1.1 弯曲液面下的附加压力
（1）平面
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，
即
p=p0
分成1021个
半径1cm
总表面积 1.26×10-3 m2 比表面积 3×10-1m2·kg-1
1
.
半径1nm
1.26×104m2 3×106 m2·kg-
12
第九章 表面现象
9.1.2 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。
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
(2) 它们是两个不同的概念，都是客观存在并
相
(3) 互联系的，是从不同的角度来反映系统的
表 (14.) (2) 是面强特度征性。质，数值与物质的种类，共存另
一
2.
相温的度性升质高以，及表温面度张、力压下力降等，因即素有关 。 0
T p
压力升高，表面张力下降，即
p
T来自百度文库
0
.
18
第九章 表面现象
（1）界面并不是两相接触的几何面，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。
.
10
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
A
B
.
20
第九章 表面现象 （2）凸面或凹面
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
A
压差，即附加压力
p内p外p
.
B
A
B
21
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
面而指向液体内部。
.
13
第九章 表面现象
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。
相反，若要扩展液体的表面，即把一部分分 子从内部移到表面上来，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。
.
14
第九章 表面现象
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
1. 注：
2. (1) 纯液体的表面张力通常是指液体与其饱
和
31.. (2) 了如本果身共蒸存气的的另空一气相接为触其时他测物得质的时数，据则。因
为
2.
另一相中的其他物质对液体表面层分子
的
31.. (3) 作作用用力在不液同—，液所或以液表—面固张界力面也上就的可张能力有称
相为
42..
当 界大面的张变力化。。
.
16
第九章 表面现象
9.1.3 表面张力
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
F2l
F 2l
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。
.
17
第九章 表面现象
比表面吉布斯自由能与表面张力：
(1) 数值上相同，量纲相同，但物理意义不同。
r
拉普拉斯公式
.
23
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。如液面为平面，可以认为r →∞，故 Δp=0，这时液面下压力等于外压力。
（3）Δp方向指向曲率半径的中心。
.
24
第九章 表面现象
解释常见现象:
（1）液滴为何呈球形或椭球形
出现不规则的弯曲形状的液滴， 在液面不同部位，其弯曲方向和曲 率都不同，由此产生的附加压力也 不同，在凸面处附加压力指向液体 内部，而在凹面处则指向相反的方 向，这种不平衡的力必将迫使液滴 变形。
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
S0
A V
或
S0
A m
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。
.
11
第九章 表面现象 系统的分散程度很高时，表面现象不能忽略 例：大水滴分散成微小水滴
WdA
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。
.
15
第九章 表面现象
在定温定压可逆条件下
WdG T,p
因此 G
A T , p
单位J·m－2
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布斯自由能。
第九章 表面现象
.
1
第九章 表面现象
.
2
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 9.6 固体表面对气体的吸附
9.7 固体在溶液中的吸附
.
3
第九章 表面现象
界面：两相的接触面
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 逆增加表面积的吉布斯自由能增 加相等。
.
22
第九章 表面现象 9.2.1.2 拉普拉斯公式
pdVdA
A4r2 d A 8rdr
V4r3dV4r2dr
3
因此 p 2
气-液界面
气
气-固界面
液
液-液界面
固
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
.
4
第九章 表面现象
气-液界面
.
5
第九章 表面现象
气-固界面
.
6
第九章 表面现象
液-液界面
.
7
第九章 表面现象
液-固界面
.
8
第九章 表面现象
液-液界面
.
9
第九章 表面现象
关于界面：