表面化学 PPT课件
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胶体表面与化学PPT课件
动态润湿法
通过测量液体在固体表面的动态接触线移动 速度，评估表面的润湿性。
05
CATALOGUE
胶体表面化学未来展望
新材料开发
高性能材料
利用胶体表面化学技术，开发具有优异性能的新材料，如高强度 、高韧性、耐高温、耐腐蚀等。
功能材料
探索具有特殊功能的材料，如光电转换、传感、催化等，以满足不 同领域的需求。
通过红外光谱、核磁共振等技术手段鉴别 表面活性剂的类型。
表面活性剂浓度测定
表面活性剂界面行为研究
利用滴定法、分光光度法等方法测定表面 活性剂浓度。
利用显微镜、光谱等技术手段研究表面活 性剂在界面上的行为。
表面吸附研究方法
等温吸附法
在恒温条件下，研究物质在表面的吸附量与浓度之间的关系。
吸附动力学法
研究物质在表面的吸附速率和吸附机理。
03
CATALOGUE
胶体表面化学应用
石油工业
石油开采
利用胶体表面化学原理， 通过改变钻井液的流变性 、稳定性等性质，提高石 油开采效率。
油气分离
利用胶体表面化学原理， 通过改变油水乳液的稳定 性、界面张力等性质，实 现油气高效分离。
石油运输
利用胶体表面化学原理， 通过改变油品的流变性、 粘度等性质，提高石油运 输效率。
X射线光电子能谱法
利用X射线光电子能谱技术测定表面吸附物的组成和结构。
原子力显微镜法
利用原子力显微镜技术观察表面吸附物的形貌和分布。
表面润湿性研究方法
接触角法
通过测量液体在固体表面的接触角大小，评 估表面的润湿性。
滑移长度法
测量液体在固体表面滑动时的滑移长度，评 估表面的润湿性。
滴液法
第六章表面化学优秀课件
表明：表面张力减小的过程是自发过程。 （3） σ和A均有可能变化 表明：体系可通过缩小表面积和降低表面张力， 以降低表面Gibbs函数，使体系趋于稳定状态。
§6.3 弯曲液面的表面现象
1. 弯曲液面的附加压力
p0
p0
p0
G
ps
L
ps
Pi = p0 + ps
Pi :液体内部的压力 P0：外部压力 Ps :附加压力ຫໍສະໝຸດ (2) 接触相的性质的影响
水 ----正庚烷 苯 汞
σ /(N m-1) 0.0502 0.0350 0.415
纯液体的表面张力是指与饱和了其本身蒸汽的 空气之间的界面张力。
(3) 温度的影响
对于大多数物质，表面张 力随温度升高而减小, 即：
0
T
R-S 方程: 拉姆齐（Ramsay)-希尔茨（Shields)
σ ：在等温等压且体系所含物质的量不变的条件 下，增加单位表面积所引起 体系Gibbs函数的增量 --比表面Gibbs函数（比表面自由能）单位：J/m2
2. 表面张力
液体表面层的分子受到一个指向液体内部并垂直于 液面的引力，因而使表面具有自动收缩的趋势。
表面张力：指平行于表面且垂直作用于表面 上单位长度线段上的表面紧缩力。用σ表示， σ=力/总长度，单位：N/m
1805年Young-Laplace（拉普拉斯）
导出了附加压力与曲率半径之间的关系式：
ps
2
r
推导过程
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。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。克服 附加压力ps环境所作的功与可逆增加表 面积的吉布斯自由能增加应该相等。
§6.3 弯曲液面的表面现象
1. 弯曲液面的附加压力
p0
p0
p0
G
ps
L
ps
Pi = p0 + ps
Pi :液体内部的压力 P0：外部压力 Ps :附加压力ຫໍສະໝຸດ (2) 接触相的性质的影响
水 ----正庚烷 苯 汞
σ /(N m-1) 0.0502 0.0350 0.415
纯液体的表面张力是指与饱和了其本身蒸汽的 空气之间的界面张力。
(3) 温度的影响
对于大多数物质，表面张 力随温度升高而减小, 即：
0
T
R-S 方程: 拉姆齐（Ramsay)-希尔茨（Shields)
σ ：在等温等压且体系所含物质的量不变的条件 下，增加单位表面积所引起 体系Gibbs函数的增量 --比表面Gibbs函数（比表面自由能）单位：J/m2
2. 表面张力
液体表面层的分子受到一个指向液体内部并垂直于 液面的引力，因而使表面具有自动收缩的趋势。
表面张力：指平行于表面且垂直作用于表面 上单位长度线段上的表面紧缩力。用σ表示， σ=力/总长度，单位：N/m
1805年Young-Laplace（拉普拉斯）
导出了附加压力与曲率半径之间的关系式：
ps
2
r
推导过程
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。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。克服 附加压力ps环境所作的功与可逆增加表 面积的吉布斯自由能增加应该相等。
《表面与胶体化学》课件
表面活性剂的种类繁多，不同的清洁产品会选择不同类型的表面活性剂，以满足不 同的清洁需求。
胶体在食品工业中的应用
胶体在食品工业中广泛应用于增稠、 稳定和乳化等方面。
胶体还可以作为食品的稳定剂，保持 食品的稳定性和一致性，如冰淇淋、 奶昔和饮料等。
胶体可以作为食品的增稠剂，提供更 好的口感和质地，如酸奶、果酱和调 味酱等。
胶体的稳定性
取决于胶体粒子间的相互作用力，包 括静电作用、范德华力、空间位阻等 。
聚沉现象
当胶体粒子间的相互作用力减弱或消 除时，胶体将失去稳定性，发生聚沉 ，出现沉淀或凝胶现象。
影响因素
电解质浓度、温度、pH值等对胶体 稳定性产生影响，可引发聚沉。
胶体的光学性质
总结词 丁达尔效应
瑞利散射 实验方法
物理吸附
由于范德华力引起的吸附，吸附力较弱，吸 附热较小。
表面吸附的应用
催化剂、电极材料、光电子器件等。
表面润湿性
表面润湿性定义
液体在固体表面铺展的能力称为润湿性。
润湿性的影响因素
表面张力、接触角和表面粗糙度等。
润湿性的应用
涂料、油墨、农药等。
2023
PART 03
胶体化学基础
REPORTING
2023
REPORTING
《表面与胶体化学》 PPT课件
2023
目录
• 表面与胶体化学概述 • 表面化学基础 • 胶体化学基础 • 表面与胶体化学在生活中的应用 • 表面与胶体化学的未来发展
2023
PART 01
表面与胶体化学概述
REPORTING
表面与胶体化学的定义
表面与胶体化学是一门研究物 质表面现象和胶体分散体系的 科学。
胶体在食品工业中的应用
胶体在食品工业中广泛应用于增稠、 稳定和乳化等方面。
胶体还可以作为食品的稳定剂，保持 食品的稳定性和一致性，如冰淇淋、 奶昔和饮料等。
胶体可以作为食品的增稠剂，提供更 好的口感和质地，如酸奶、果酱和调 味酱等。
胶体的稳定性
取决于胶体粒子间的相互作用力，包 括静电作用、范德华力、空间位阻等 。
聚沉现象
当胶体粒子间的相互作用力减弱或消 除时，胶体将失去稳定性，发生聚沉 ，出现沉淀或凝胶现象。
影响因素
电解质浓度、温度、pH值等对胶体 稳定性产生影响，可引发聚沉。
胶体的光学性质
总结词 丁达尔效应
瑞利散射 实验方法
物理吸附
由于范德华力引起的吸附，吸附力较弱，吸 附热较小。
表面吸附的应用
催化剂、电极材料、光电子器件等。
表面润湿性
表面润湿性定义
液体在固体表面铺展的能力称为润湿性。
润湿性的影响因素
表面张力、接触角和表面粗糙度等。
润湿性的应用
涂料、油墨、农药等。
2023
PART 03
胶体化学基础
REPORTING
2023
REPORTING
《表面与胶体化学》 PPT课件
2023
目录
• 表面与胶体化学概述 • 表面化学基础 • 胶体化学基础 • 表面与胶体化学在生活中的应用 • 表面与胶体化学的未来发展
2023
PART 01
表面与胶体化学概述
REPORTING
表面与胶体化学的定义
表面与胶体化学是一门研究物 质表面现象和胶体分散体系的 科学。
物理化学-表面性质ppt课件
由多相多组分热力学公式，如
dGSdTV dp idin
i
并未考虑相界面面积AS，对高度分散系统, 应有AS变量，有一个相界面，
热力学公式为
d G S d T V d p ds A idi n
i
d U T d Sp d V d A s idi n
i
d H T d S V d p d A s idi n
固-固界面
.
目录
7.1 界面张力 7.2 弯曲界面的附加压力及其后果 7.3 固体表面与吸附作用 7.4 液-固界面 7.5 溶液表面
. 10
基本概念
• 界面——两相的接触面。 3种相态：g, l, s。 有5种界面：g-l, g-s, l-l, l-s, s-s。
• 表面——与气体接触的界面。 g-l, g-s。 • 界面 有一定的厚度，不是几何面。 • 界面的结构和性质有特殊性。与相邻两侧的体相不同。如液滴蒸发. • 分散度 表示——比表面积。分散的程度, 表面积, 表面效应。
可见达到nm级的超细微粒，具有巨大的比表面 积，因而具有许多独特的表面效应，成为新材料和
多相催化方面的研究热点。
.
7.1 界面张力
气相
(1) 表面功
↙↓↘
↙↓↘
←↖↙↑↓↘↗→
液相
• 液膜面积与功 增大液膜面积 dAS, 需抵抗力F，作非体积功——
表面功。可逆条件下，忽略摩擦力，可逆表面功
W= σdAS
. 21
表面吉布斯能与表面张力的对比
1. 比表面吉布斯能与表面张力都是使用符号。
2. 比表面吉布斯能是从热力学角度讨论了比表面能的定义 和物理意义,表面张力是从观察的表面现象(力学)角度出发讨
天津大学胶体与表面化学第四章界面现象和吸附 ppt课件
04.09.2020
18
GrRlTnp p0 r
lnpr p0
2液气M RTr
Kelvin公式
举例分析：
04.09.2020
19
第三节 润湿和铺展（wetting and spreading）
一、接触角（Contact）和杨氏方式（Young T） 接触角（Contact angle)：在气、液、
w rFd 2 lx d xdsA
所以： w r
dA s
- 表面张力， 表示液体增加单位表面 积时，环境所做的可逆功，单位 J. m-2。
04.09.2020
3
由于恒T、P下，可逆非体积功等于系统的Gibbs函数变
w r dG T.P dA
所以：
(
G As
)T
.P
所以也称为增加单位表面积时增加的Gibbs函数， 单位 J.m-2。
固 气液
气Байду номын сангаас
固 液
G V ~ p V ~ （ p r ' p ） V ~2rl gM 2 r
Pr’ 和 P分别为小液滴凹面的压力和外压。
此处因为： G
r
0
04.09.2020
小液滴
平面液体
17
根据气液平衡： 液 气
r0 R lp n T r;0 R lp n T 0
小液滴化学势
大块水化学势
Pr 和 Po 分别为小液滴和平面液体的饱和蒸汽压
（Antonoff 规则 34.4 ）
1，2分别为两个相互饱和的液体的表面张力。
（例：苯层28.8, 水层63.2) 。不是液体(苯28.4)与含有本 身蒸气的空气相接触时测量值。
04.09.2020
《胶体与表面化学》课件
展望
展望胶体与表面化学的未来发展趋势和潜在应用。
2 不稳定性现象
探讨胶体不稳定性的原因和影响，如聚集、沉淀和相分离。
胶体凝聚和稳定性机制
1
稳定性机制
2
介绍胶体稳定性的不同机制，如扩散、电化学和ຫໍສະໝຸດ 面改性。3胶体凝聚
描述胶体凝聚的过程和机制，如吸附、 糖胶体和复合胶体。
应用案例
通过实际应用案例展示胶体凝聚和稳定 性机制的重要性。
界面化学概述
1 界面定义
解释界面化学中界面的定义和特性。
2 界面分析
介绍界面分析的各种技术和方法。
界面化学的重要性和应用
1 应用领域
探讨界面化学在实际应用领域的重要性，如 材料科学和生物医学。
2 界面控制
解释如何利用界面化学来控制物质的性质和 相互作用。
总结与展望
结论
总结胶体与表面化学的关键概念和应用领域，并强 调其重要性。
《胶体与表面化学》PPT 课件
本课程将介绍胶体和表面化学的关键概念和应用，从概述到实际应用领域， 帮助您深入了解这个令人着迷的领域。
胶体和表面化学概述
1 胶体
介绍胶体的定义和特性，以及胶体与其他化 学领域的关联。
2 表面化学
介绍表面化学的基本概念和研究领域。
参与者和机制
1 溶剂、溶质和溶剂剂量
讨论溶剂、溶质和溶剂剂量在胶体和表面化学中的作用。
2 表面张力和界面张力
展示表面张力和界面张力的关系，以及它们对界面性质的影响。
胶体状态和特性
1 分散系统
探讨各种胶体分散系统，如溶液、凝胶和乳液等。
2 分散相和连续相
解释分散相和连续相对胶体稳定性和性质的影响。
稳定性和不稳定性
表面物理化学PPT课件
所以考虑了表面功的热力学基本公式为：
d U T d S p d V d A s B d n B
B
d H T d S V d p d A s B d n B B
d A S d T p d V d A s B d n B B
d G S d T V d p d A s B d n B B
§13.2 弯曲表面上的附加压力和蒸气压
平面
弯曲表面上的附加压力 凸面
Young-Laplace 公式
§13.1 表面张力及表面Gibbs自由能
三、表面张力与表面Gibbs自由能的异同
描述角度不同、单位不同、数值相同
表面张力γ — 沿液体表面垂直作用于表面单位 长度线段上紧缩力。
表面Gibbs自由能— 定T、P、n 时，增加单位面
积系统Gibbs自由能的增值。
表面Gibbs自由能 数值上 表面张力
表面张力 表面热力学的基本公式 界面张力与温度的关系 溶液的表面张力与溶液浓度的关系
§13.1 表面张力及表面Gibbs自由能
一、表面张力
2222222222222222 llllllllllllllll
正反两面
F=(W1 W2)g
=
222222222222l lllllllllllW 1
：表面张力，单l 位长度上的收缩力，NWWWWWWWWWWWW2m22222222222 -1。
γ1,2 = γ1 - γ2 二、表面热力学的基本公式及表面自由能 1.表面热力学的基本公式
根据多组分热力学的基本公式：
dU TdS pdV BdnB U = U(S, V, nB) B
§13.1 表面张力及表面Gibbs自由能
多组分热力学基本公式若考虑了表面功，则为：
d U T d S p d V d A s B d n B
B
d H T d S V d p d A s B d n B B
d A S d T p d V d A s B d n B B
d G S d T V d p d A s B d n B B
§13.2 弯曲表面上的附加压力和蒸气压
平面
弯曲表面上的附加压力 凸面
Young-Laplace 公式
§13.1 表面张力及表面Gibbs自由能
三、表面张力与表面Gibbs自由能的异同
描述角度不同、单位不同、数值相同
表面张力γ — 沿液体表面垂直作用于表面单位 长度线段上紧缩力。
表面Gibbs自由能— 定T、P、n 时，增加单位面
积系统Gibbs自由能的增值。
表面Gibbs自由能 数值上 表面张力
表面张力 表面热力学的基本公式 界面张力与温度的关系 溶液的表面张力与溶液浓度的关系
§13.1 表面张力及表面Gibbs自由能
一、表面张力
2222222222222222 llllllllllllllll
正反两面
F=(W1 W2)g
=
222222222222l lllllllllllW 1
：表面张力，单l 位长度上的收缩力，NWWWWWWWWWWWW2m22222222222 -1。
γ1,2 = γ1 - γ2 二、表面热力学的基本公式及表面自由能 1.表面热力学的基本公式
根据多组分热力学的基本公式：
dU TdS pdV BdnB U = U(S, V, nB) B
§13.1 表面张力及表面Gibbs自由能
多组分热力学基本公式若考虑了表面功，则为：
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第八章 表面化学 surface chemistry
• 有许多现象与物质的表面性质有关，如液滴在不同固体表面 有不同的形状，活性炭能去除冰箱中的异味，药物微粒化可 增加其溶解度，选择合适的溶剂可增加皮肤吸收等。 • 表面是两相的分界面，有
液－气 固－气 液－液 固－液
表面 界面（广义表面）
• 表面性质有时当表面积很大（物质分散度很大）时才表现 出来，分散度可用比表面来表示。
1 1 p曲 r r 2 1
当r1 = r2 时，得球面
Laplace公式 r1
2 p曲 r
r2
当r = 时，得柱面
p曲 r
一．曲面附加压力
3．毛细现象 当毛细管插入液体后，有两种情况 h
浸润性液体，凹液面，p曲向上，使液面
不浸润性液体，凸液面，p曲向下，使液面
8rdr d 4r 2 dA p曲 4 3 dV 4r 2dr d r 3
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2 p曲 r
r > 0 凸面 p曲> 0 r < 0 凹面 p曲< 0 r = 平面 p曲= 0
r
一．曲面附加压力
2．任意曲面附加压力
任意曲面可近似用二个曲率半径描述 通过数学推导，可得
A
G = A
为比表面能，简称Gibbs表面能
G A T , p ,n
物理意义：单位面积上，表面分子增加的Gibbs自由能
（表面分子多于体相分子的能），
是体相分子变成表面分子时环境作的功。
二．表面张力
在l-g表面上，可以观察到处处有使液面拉紧的力––––表面张力。 如铁环上有皂膜 演示 刺破
2. 表面张力温度系数 考虑温度T 的影响 交叉偏导
dG= –SdT+ dA
S 称之为表面张力温度系数 A T T A
三．表面热力学
S 交叉偏导 A T T A 3. 表面积变化时，热力学函数的计算
一. 表面能
以l-g 表面为例，液体表面分子与内部分子受力情况不同
内部：分子作用力合力＝0，移动时能量没有变化 表面：分子作用力合力指向液体内部， 当把体相分子拉向表面时 环境作功 转化为表面能 （T,p,n不变） 表面积增加
一. 表面能
当把体相分子拉向表面时 环境作功 转化为表面能 （T,p,n不变） 表面积增加 表面能 = Wr' = G （G的物理意义）
表面积A a V＝ 体积V
或
表面积A am＝ 质量m
表面积A a V＝ 体积V
或
表面积A am＝ 质量m
例 体积为 V 的液体分散为半径为 r 的液滴时比表面积多少？ A= 液滴数4r2
V 4 3 r 3
3V 4r r
2
3 a V＝ r
3 m A r
am
3 r
第一节 表面能、表面张力、表面热力学
四．影响的因素
表面张力（表面能）是分子间作用力在表面上的体现，影响作 用力的因素有 (1) 物质本性：如液体极性>非极性，固体金属>有机物 (2) 相界面构成：相界面是两相分子交融区，界面在两相之 间。如水<水－汞<汞 (3) 温度：一般情况，T， (4) 压力：影响很小，可忽略
若使金属框用F 力拉动dx 距离 Wr' = Fdx dG = 2dA = 2ldx l
dx
F
F 2l
单位：Nm–1
(a)
(b) 表面张力存在
二．表面张力
若使金属框用F 力拉动dx 距离 Wr' = Fdx l dx
σ物理意义：单位长度中，使液面拉紧的力。 表面张力的方向：垂直于作用线，相切于液面。
定量计算式: 平衡时，附加压力 = 液柱静压力
2 gh 设为球面， r 2 r > 0 h h r < 0 h gr
一．曲面附加压力
3．毛细现象 当毛细管插入液体后，有两种情况 h
定量计算式:
2 h gr
r>0 r<0
h h r R
曲率半径r与毛细管半径R、接触角有关： R = r cos
凸面
p曲
p内 凹面 p外 p曲 p内 附加压力 p内= p外-p曲 p曲=p= p内– p外 p内= p外+p曲
表面张力合力p曲 指向液体内部
表面张力合力p曲 指向液体外部
一．曲面附加压力
演示 2．球形曲面附加压力 设半径为r的球状液滴在等温等压可逆条件下，使体积增大 dV，表面积增大dA，此时 p 环境作体积功 = 体系表面能增加 p曲dV = dA
=0时，r= R
一．曲面附加压力
请思考 (1) 为什么自由液滴自动呈球状，画出图中4点p曲方向及相对 大小。
(2) 为什么松散土壤雨后会下沉？（水在土中是浸润的。） (3) 为什么催化剂过热熔结会失活?
(1) S：上式积分
(2) 可逆过程的热Qr (3) G与可逆功Wr'
S A T A Qr = TS
G = A = Wr'
(4) H
H = G + TS (Wr') (Qr) 环境作功Wr'
环境传递的热Qr
可见表面积可逆扩大时，系统能量变化来自
(5) 溶液中溶质的种类和浓度
第二节 弯曲表面的性质
一．曲面附加压力
1．附加压力概念 曲面和平面比较，表面受力情况不一样
平面 p外
任意区域 表面张力合力= 0
p内 凸面 p外 表面张力合力p曲 指向液体内部 p内= p外
p曲
p内
p内= p外+p曲
平面
p外 任意区域 表面张力合力= 0 p内 p内= p外 p外
F 2l
dG = 2dA = 2ldx 单位：Nm–1
F
表面张力和表面能物理意义不同，但只是同一事物不同方式描
述的结果。两者数值相同， 量纲也一致。 Jm–2 = Nmm–2 = Nm–1 在不同场合，按理解方便原则应用 。
三．表面热力学
1．热力学基本关系式 对高度分散具有较大比表面积的多组分系统，热力学函数应 包括4种变量。如： dG= –SdT+Vdp + BdnB + dA 还有其它函数dU，dH，dF也是。 T，p，n不变时 dG = dA
• 有许多现象与物质的表面性质有关，如液滴在不同固体表面 有不同的形状，活性炭能去除冰箱中的异味，药物微粒化可 增加其溶解度，选择合适的溶剂可增加皮肤吸收等。 • 表面是两相的分界面，有
液－气 固－气 液－液 固－液
表面 界面（广义表面）
• 表面性质有时当表面积很大（物质分散度很大）时才表现 出来，分散度可用比表面来表示。
1 1 p曲 r r 2 1
当r1 = r2 时，得球面
Laplace公式 r1
2 p曲 r
r2
当r = 时，得柱面
p曲 r
一．曲面附加压力
3．毛细现象 当毛细管插入液体后，有两种情况 h
浸润性液体，凹液面，p曲向上，使液面
不浸润性液体，凸液面，p曲向下，使液面
8rdr d 4r 2 dA p曲 4 3 dV 4r 2dr d r 3
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2 p曲 r
r > 0 凸面 p曲> 0 r < 0 凹面 p曲< 0 r = 平面 p曲= 0
r
一．曲面附加压力
2．任意曲面附加压力
任意曲面可近似用二个曲率半径描述 通过数学推导，可得
A
G = A
为比表面能，简称Gibbs表面能
G A T , p ,n
物理意义：单位面积上，表面分子增加的Gibbs自由能
（表面分子多于体相分子的能），
是体相分子变成表面分子时环境作的功。
二．表面张力
在l-g表面上，可以观察到处处有使液面拉紧的力––––表面张力。 如铁环上有皂膜 演示 刺破
2. 表面张力温度系数 考虑温度T 的影响 交叉偏导
dG= –SdT+ dA
S 称之为表面张力温度系数 A T T A
三．表面热力学
S 交叉偏导 A T T A 3. 表面积变化时，热力学函数的计算
一. 表面能
以l-g 表面为例，液体表面分子与内部分子受力情况不同
内部：分子作用力合力＝0，移动时能量没有变化 表面：分子作用力合力指向液体内部， 当把体相分子拉向表面时 环境作功 转化为表面能 （T,p,n不变） 表面积增加
一. 表面能
当把体相分子拉向表面时 环境作功 转化为表面能 （T,p,n不变） 表面积增加 表面能 = Wr' = G （G的物理意义）
表面积A a V＝ 体积V
或
表面积A am＝ 质量m
表面积A a V＝ 体积V
或
表面积A am＝ 质量m
例 体积为 V 的液体分散为半径为 r 的液滴时比表面积多少？ A= 液滴数4r2
V 4 3 r 3
3V 4r r
2
3 a V＝ r
3 m A r
am
3 r
第一节 表面能、表面张力、表面热力学
四．影响的因素
表面张力（表面能）是分子间作用力在表面上的体现，影响作 用力的因素有 (1) 物质本性：如液体极性>非极性，固体金属>有机物 (2) 相界面构成：相界面是两相分子交融区，界面在两相之 间。如水<水－汞<汞 (3) 温度：一般情况，T， (4) 压力：影响很小，可忽略
若使金属框用F 力拉动dx 距离 Wr' = Fdx dG = 2dA = 2ldx l
dx
F
F 2l
单位：Nm–1
(a)
(b) 表面张力存在
二．表面张力
若使金属框用F 力拉动dx 距离 Wr' = Fdx l dx
σ物理意义：单位长度中，使液面拉紧的力。 表面张力的方向：垂直于作用线，相切于液面。
定量计算式: 平衡时，附加压力 = 液柱静压力
2 gh 设为球面， r 2 r > 0 h h r < 0 h gr
一．曲面附加压力
3．毛细现象 当毛细管插入液体后，有两种情况 h
定量计算式:
2 h gr
r>0 r<0
h h r R
曲率半径r与毛细管半径R、接触角有关： R = r cos
凸面
p曲
p内 凹面 p外 p曲 p内 附加压力 p内= p外-p曲 p曲=p= p内– p外 p内= p外+p曲
表面张力合力p曲 指向液体内部
表面张力合力p曲 指向液体外部
一．曲面附加压力
演示 2．球形曲面附加压力 设半径为r的球状液滴在等温等压可逆条件下，使体积增大 dV，表面积增大dA，此时 p 环境作体积功 = 体系表面能增加 p曲dV = dA
=0时，r= R
一．曲面附加压力
请思考 (1) 为什么自由液滴自动呈球状，画出图中4点p曲方向及相对 大小。
(2) 为什么松散土壤雨后会下沉？（水在土中是浸润的。） (3) 为什么催化剂过热熔结会失活?
(1) S：上式积分
(2) 可逆过程的热Qr (3) G与可逆功Wr'
S A T A Qr = TS
G = A = Wr'
(4) H
H = G + TS (Wr') (Qr) 环境作功Wr'
环境传递的热Qr
可见表面积可逆扩大时，系统能量变化来自
(5) 溶液中溶质的种类和浓度
第二节 弯曲表面的性质
一．曲面附加压力
1．附加压力概念 曲面和平面比较，表面受力情况不一样
平面 p外
任意区域 表面张力合力= 0
p内 凸面 p外 表面张力合力p曲 指向液体内部 p内= p外
p曲
p内
p内= p外+p曲
平面
p外 任意区域 表面张力合力= 0 p内 p内= p外 p外
F 2l
dG = 2dA = 2ldx 单位：Nm–1
F
表面张力和表面能物理意义不同，但只是同一事物不同方式描
述的结果。两者数值相同， 量纲也一致。 Jm–2 = Nmm–2 = Nm–1 在不同场合，按理解方便原则应用 。
三．表面热力学
1．热力学基本关系式 对高度分散具有较大比表面积的多组分系统，热力学函数应 包括4种变量。如： dG= –SdT+Vdp + BdnB + dA 还有其它函数dU，dH，dF也是。 T，p，n不变时 dG = dA