物理化学第8章表面物理化学精品文档PPT课件

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2020/10/31
1.弯曲液面的附加压力
在无外力场影响时，自由的液滴或气泡常呈球形。
图8-6 不规则形状液滴上各点的附加压力方向
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2.弯曲液面的蒸气压
p0, 平面液体
平衡 μl = μg
蒸气，p0
pr, 半径为r的液滴
r
（8-5） 拉普拉斯公式
（1）△p的大小与σ成正比，与r成反比，
对平面：r =∞
△p=0
对凸面: pr > p0, △p >0
r 取正值。
对凹面: pr < p0, △p <0 r 取负值。 （2）对液泡，泡内外两个液面：
Δp 4 r
（3）若曲面非球面：
Δp (1 1)
r1 r2
r1、r2分别为曲面上两个相互垂直方向上的曲率半径。
pr
A
B
△ p —附加压力
凸面
凹面
图8-2 弯曲液面的附加压力
△ p 的方向为沿曲面法线指向曲面中心。
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1.弯曲液面的附加压力
pr
T，p一定，可逆压缩，小液滴增大dV。
则 δ W p r d V p 0 d V ( p r p 0 )V d Δ p d V
平衡
μl + dμl = μg + dμg
蒸气，pr
dl dg ,
d d G m S m d T V m d p
T一定时;
dl Vml,dp dg Vmg,dp
RT p
dp
RTdlnp
Vml,dpRTdlpn
PP0rVmld , p
prRT dlnp
p0
Vml,(pr p0)RTlnpp0r
δ W d G d A , ΔpdVdA
对球形液滴： V 4 πr 3
3
dV4πr2dr
A4πr2 d A8 π rd r
r
pr
Δ p4πr2dr8πrdr Δp 2
r
p0
（8-5） 图8-3 体积功与
表面吉布斯自由能
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1.弯曲液面的附加压力
Δp 2
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1.弯曲液面的附加压力
（4）利用△p可解释毛细现象。
当液体能润湿毛细管内壁时，液体在
h
毛细管内呈凹面，△p方向向上，
毛细管内液面上升。
(a) 液体在毛细管中上升
当液体不能润湿毛细管内壁时，
液体在毛细管内呈凸面，
h
毛细管内液面下降。
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pr
p0
Δp2,
r
M
V m, l ,
ln pr 2M 1 p0 RT r
(8-6)
M—液体摩尔质量； ρ—液体密度
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2.弯曲液面的蒸气压
ln
pr p0
2M RT
1 r
(8-6)
开尔文公式
（1）一定温度下，弯曲液面上饱和蒸汽压pr与曲 率半径r有关：
(b) 液体在毛细管中下降 图8-4 毛细管现象
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1.弯曲液面的附加压力
如何解释锄地保墒原理？ 土壤间隙被认为是一些毛细管，水在其中呈凹
液面。天旱无雨时，农民通过锄地来保持土壤水分， 因为锄地可切断地表的土壤间孔隙(即毛细管)，以 防止土壤中水分沿毛细管进一步上升蒸发。
锄地
图8-5 锄地保墒原理示意图
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第八章 表面物理化学
8.6 胶束 8.7 气-固界面吸附 8.8 液-固界面吸附 8.9 润湿作用
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8.1 表面吉布斯自由能
1.比表面 2.比表面自由能和表面张力
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表面层分子：因气、液两 相密度差别较大，受到一指 向液体内部的合力。
气
B l-g
A
液
温度、压力和组成恒定时 图8-1 分子在液体内部 ，可逆增加表面积，环境对体 和表面受力情况
系所做的表面功W´与体系表 W ´= dA （8-2）
面积的增加dA成正比
为比例常数
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2.比表面自由能和表面张力
W ´= dA （8-2）
定温、定压、可逆： δW'dG, dG= σdA
G ( A)T, p,n
（8-3）
称为比表面自由
能,单位J·m-2
的物理意义是当T、p及组成恒定时,增加单位表
面积所引起的吉布斯自由能的增量.
为体系的强度性质。σ值与共存的两相性质、T等
有关。
常见物质的σ可从手册查得。
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2.比表面自由能和表面张力
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—表面张力，亦用σ 表示： N·m-1
表面张力与比表面自由能数值相等，表示符号亦 相同，但物理意义不同。
σ可从实验上测定，常用的实验方法有：吊环 法、吊片法、最大泡压法等。
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1.比表面
两相界面是指相邻两相间极薄的边界层， 厚度可以是单分子层或几个分子层。
液体－气体 固体－气体
表面（surface)
液体－液体 液体－固体 固体－固体
界面（interface)
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1.比表面
比表面通常用来表示物质分散的程度，有两种 常用的表示方法：
单位质量的物体所具有的表面积；
单位体积的物体所具有的表面积。
A
S0
wk.baidu.com V
或S0
A m
（8-1）
把物质分散成细小微粒的程度称为分散度。 把一定大小的物质分割得越小，则分散度越高， 比表面也越大。
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2.比表面自由能和表面张力
液体内部分子：受力彼此 抵消，所受合力为零。
一般T升高，液体分子间引力减弱， σ值减小。
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8.2 弯曲液面的特性
1.弯曲液面的附加压力 2.弯曲液面的蒸气压 3.亚稳态
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1.弯曲液面的附加压力
p0
p0
pr
A
B
△p = p r－ p 0 （8-4）
物理化学多媒体教学课件
第8章 表面物理化学
Chapter 8 Surface Physical Chemistry
88guogan/
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第八章 表面物理化学
8.1 表面吉布斯自由能 8.2 弯曲液面的特性 8.3 溶液表面吸附 8.4 表面膜 8.5 表面活性物质