表面张力PPT课件

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3. 分散程度与比表面积
当物质被高度分散时，界面相与体相相比不可忽略， 界面的作用很明显。例如：
直径为 1cm 的球形液滴
分成 1018个
直径10nm的 球形小液滴
表面积： 3.1416×10-4 m2
总表面积 314.16m2
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(1)比表面积 as ：单位质量的物质所具有的表面积 .
as
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2007年11月23日，英国伦敦博物馆，Sam Heath（右），又被称
为泡泡人Samsam，用一个巨大的肥皂泡将50名学生罩起来。
2008.8月17日中午，长沙市第七中学科学馆，一只巨大的肥皂泡
将60余名学生圈在一只五彩斑斓的肥皂泡中。这次的巨型泡泡使
用了近600斤肥皂水和一个长6米. 宽3米的道具。
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表面层分子受到指向液体内部的 合力(分子间净吸引力）。 液体内部的分子其所受合力为零。
产生的原因 作用结果
物质表面层的分子所处的力场是不均衡的。
导致液体表面具有自动缩小的趋势。 扩展表面要作功。
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1.表面功及表面吉布斯函数
以液—气组成的系统为例，若将体相中的分子可逆移到液 体表面以扩大液体的表面积，则必须由环境对系统作功，这种 为扩大液体表面所作的功称为表面功。
4 3
3 2
0.00k1g
4(1109m)3100k0gm3
3
2.391020个
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每个小水滴的面积为
42 2 4 ( 1 1 9 ) 2 0 1 .2 1 6 1 m 0 7 2
总面积 A s 2 2 .3 1 9 2 0 1 0 .2 1 6 1 0 7 3 .0 1 1 3 m 2 0
（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
As m
单位：m2·kg-1
一些多孔物质如：硅胶、活性炭等，也具有很大的比表面积。
活性炭比表面可达到 1000 ~ 2000 m2 ·g-1
(2)在处理高分散度物质时，若不考虑其界面的特殊性，将会导 致错误的结论。
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§10.1 界面张力
一. 液体的表面张力，表面功及表面吉布斯函数
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例2．水的比表面自由能与摄氏温度t℃ 的关系式为：
γ(× 10-3N·m-1)= 75.64 - 0.14t/℃，若水的表面改变时，总体积 不变，试求10℃、p 下，可逆地使水表面积增加5 cm2，必需做 多少功？从外界吸收多少热？
解：t = 10℃，
( 7 . 6 5 0 . 1 4 1 4 ) 1 0 3 0 7 . 2 4 1 4 3 N 0 m 1
as2 A m s23.0 0.0 1 10 30 1 3.0 1 160 m 2/kag s 10.4 8m 32/k
比表面之比为：
3.01106 6.23106 0.483
（2）ΔG = γΔA = 72.75 × 10-3 ×(3.01×103 －0.483) ≈ 2.19× 102 J
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第十章 界面现象
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§10.0 前言
1.界面与表面 (1)界面：两相之间的接触面。
(2)表面：两相中若有一相是气相，则形成的界面为表面。 气相通常是真空、空气或物质本身的饱和蒸气。
自然界中物质的存在状态：
气—液界面
气
液—液界面
液
固—液界面
固
固—气界面
固—固界面
界面现象
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A s 1 41 2 4 ( 0 .6 1 2 2 ) 2 0 4 .8 1 3 4 m 0 2
as1 A m s4.8 r0 ' .0 3 104 01 0.48 m 23 /kg
将0.001kg水滴分散成直径为2nm即半径1×10-9 m的小水滴，
其个数为：
0 .001 kg
界面不是几何平面！界面有一定的厚度，所以有时 又称界面为界面相 。
截面积 AS
体相 体 相 界面相S
体相
特征： 几个分子厚,1~10nm 结构与性质与两侧体相均不同
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2. 界面现象(表面现象)
1.汞在光滑的玻璃上呈球形，在玻璃管中呈凸液面， 水在光滑的玻璃上完全铺展，在玻璃管中呈凹液面。
——润湿现象 2.水在玻璃管中上升, 汞在玻璃管中下降 ——毛细现象 3.液体的过冷过热、蒸气的过饱和现象 ——亚稳状态 4.微小液滴更易蒸发,微小的晶体更易溶解 5.固体表面会自动吸附其它物质。
表面功
Hale Waihona Puke BaiduδW
' r
dA s
δWr' dAs
γ：（比）表面功。使系统增加单位表面所需的可逆功。
J·m-2，
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恒温，恒压时， dG T,PδW r' dA s
G As
T , p
：恒温恒压下，增加单位表面时系统所增加的Gibbs函数。
单位：J·m-2。
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在20℃时，将0.001kg的球形水滴分散成直径为2nm的小水滴。
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世界上第一次有记载的粉尘爆炸发生在1785 年意大利的一个面粉厂,
1987年3月15日，哈尔滨亚麻纺织厂发生猛烈爆炸，爆炸首先发生 在地下约12米深的除尘室，安装在里面的十余吨重的机器被巨大的 气浪冲上地面；与其相关地面建筑如电动换气室、变电所等全部 摧毁。爆炸顺着几百米的地下通道扩展，凡是所能触及的一切瞬间 都遭到残酷的破坏；连成一片的36000平方米厂房，被炸毁9500
W ' G A 7 . 2 4 1 4 3 5 0 1 4 0 3 . 7 1 1 5 J 0
(环境做功为正)
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Q rT ST T G pT A s T A s,p
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