物理化学界面现象.pdf
最新物理化学10-2界面现象ppt精品课件
θ
Va Vma
再联系(10.3.3)式 可得:
bp V a θ 1 b p Vma
10.3.4
第十四页,共22页。
因此,朗缪尔吸附等温式还可写成以下形式:
Va
Vma
bp 1 bp
1 Va
1 Vma
1 Vma
b
1 p
10.3.5a 10.3.5b
由10.3.5b
可知,若以
1 Va
对
1 p
作图,应得一条直线,由其斜率
1 Vma /dm 3
kg1
kPa 0.01868 kPa
( 计算机求得: b = 0.01839 kPa )
由定义,饱和(bǎohé)吸附量是 1 kg 活性炭吸附的气体在标 准状态下的体积。所以在 m kg 活性炭上吸附的 CO 分子数为:
N m pVma L RT
( 这里 p、T 指标准态压力与温度)
数)N。因为吸附速率与A的压力 p 及固体表面上的空位数
( 1- )N 成正比。
v吸附 k1 p (1 θ)N
第十二页,共22页。
解吸速率与固体表面上被复盖的吸附位置数,即被吸附
的分子数成正比。 v解吸 k1θ N
动态平衡时吸附速率与解吸速率相等:v 吸附= v 解吸
k1 p1 θ N k1θ N
及截距,可求得 Vma 和 b
第十五页,共22页。
朗缪尔公式的性状:
a. 压力很低时,b p << 1, 式(10.3.5a)简化为:V a Vma b p
吸附量与压力成正比,这反映了,吸附等温线的起始段, 几乎是直线的情况。
b. 压力很高时,b p >> 1, 则有: V a Vma
物理化学08界面现象
界面现象
界面现象
•雨滴、露珠; •碳粉脱色;硅胶吸水、塑料防水; •玻璃毛细管内水面上升、汞面下降; •肥皂、牙膏起泡去污; •牛奶、豆浆成乳状液而稳定存在; •豆浆可破乳制作豆腐;
•水过冷而不结冰;液体过热而不沸腾;
•溶液过饱和而不结晶;
引
1、界面与表面
言
界面:任意两相的接触面
表面:物质与真空、本身的饱和蒸气或 含饱和蒸气的空气之间的接触面
液体/空气 水 表面能/ J· 2 m 72.75103 液体/液体 苯/水 表面能/ J· 2 m 35.0103
苯
乙醇 乙二醇 甘油 液体石蜡 汞
28.88103
22.27103 46.0103 63.0103 33.1103 484103
四氯化碳/水
橄榄油/水 液体石蜡/水 乙醚/水 正丁醇/水 水/汞
凹液面: p = pg – pl
定义:弯曲液面凹面一侧压力为p内; 凸面一侧压力为p外
附加压力p = p内 – p外
弯曲液面附加压力
弯曲液面附加压力
二、拉普拉斯(Laplace )方程
pg
凸液面球缺处
r'
r
F 2r cos
'
p F
r '
2
r' 2r ' r p
G γ A s T,p
单位:J· -2 m
二、热力学公式
dU TdS pdV B dnB dA
dH TdS Vdp B dnB dA
dA SdT pdV B dnB dA
dG SdT Vdp B dnB dA
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)
物理化学 第八章界面现象及胶体
(1)过饱和蒸气 P473
压力超过通常液体的饱和 p 蒸气压的蒸气为过饱和蒸气. 过饱和蒸气的压力尚未达 到该液体微小液滴的饱和蒸 P’ p0 气压(见图示). 减轻过饱和程度的方法 是引入凝结中心, 使液滴核 心易于生成(如人工降雨).
O
液相区
B A
气相区
T0
T
• 过饱和蒸气的产生
(2)过热液体 温度高于沸点的液体为过热液体. 过热液体是因为液体内微小气泡难以生成 而不能在正常沸点沸腾所造成的(见图示).
/(10-3
N· - 1) m 2900 2150 1880 485 227 110 1200 450 0.308 18.6
润湿与铺展
8.2 亚稳定状态和新相的生成 P332
物质相变时, 由于最初生成的新相体积 极小而具有很大的比表面和表面吉布斯函 数, 因而新相难以形成而引起各种过饱和 现象, 此时系统处于亚稳状态.
• 单分子层吸附: 固体表面上每个吸附位只能吸附一个分子,
气体分子只有碰撞到固体的空白表面上才能被吸附; • 固体表面是均匀的:表面上各个晶格位臵的吸附能力相同; • 被吸附的气体分子间无相互作用力: 吸附或脱附的难易与 邻近有无吸附分子无关;
• 吸附平衡是动态平衡: 达吸附平衡时, 吸附和脱附过程同
Tf Tf
T
• 过冷液体的产生
在过冷液体中投入小晶体作为新相 的种子, 能使液体迅速凝固成晶体.
(4)过饱和溶液
浓度超过饱和浓度的溶液为过饱和溶液. 过饱和溶液产生的原因是微小晶粒具有 比普通晶体更大的溶解度.
微小晶体的饱和蒸 气压大于普通晶体, 而 蒸气压与溶解度有密切 的关系.
p
c3 c2 c1
B
(物理化学D(下))第10章 界面现象
是由于当物质被高度分散时,界面的质量与体相相比不可 忽略,界面的作用很明显。
10nm 的
球型小水滴
圆球形小液滴
分成 1018个
表面积: 3.1416cm2
表面积相 总表面积 314.16m2 差 106倍
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绝对不可忽略。
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2. 热力学公式
d G S d T V d P d A s B dB n
B
恒T、p、 、恒组分 下积分,有: Gs A s
全微分得: d G T s,pd A s A sd
可知自发降低表面自由焓有两种途径——降低表面积 降低表面张力
dT ,pG s < 0
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物质的分散度用比表面积 as 表示,它的定义为 物质的表面
积 As 与质量 m 的比:
as
As m
10.0.1单位:m2·kg-1
对于以上水滴的例子,若近似认为其在室温下密度为 1g ·cm-3,则以上两种情况,比表面积 as 分别约为:6 cm2 ·g1 及600 m2 ·g-1 。
物理化学电子教案—第十章
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界面不是接触两相间的几何平面!界面有一定的厚 度,所以有时又称界面为界面相 。
A
相
相
界
面
B 相
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特征:几个分子厚、 结构与性质与两侧 体相均不同
日常自然界中许多现象与界面的特殊性质有关,例如: 1.汞在光滑的玻璃上呈球形,在玻璃管中呈凸形。 2.水在光滑的玻璃上完全铺展,在玻璃管中上升,呈凹形。 3. 固体表面会自动吸附其它物质。 4. 微小液滴更易于蒸发。
物理化学 界面现象
最简单的例子是液体及其蒸气组成的表面。
表面张力(surface tension): 在两相(特别是气-液)界面上,处处存在 着一种张力,它可看成是引起液体表面收缩的单 位长度上的力,方向与液体表面相切。 把作用于单位边界线上的这种力称为表面 张力,用g 表示,单位是N· m-1。
F 2g l
物理化学
第十章
界面现象
Interface Phenomenon
第一节 界面张力
1、 液体的表面张力、表面功和表面吉布斯函数
2、 表面热力学基本方程 3、 影响界面张力的因素 第二节 弯曲液面的附加压力与毛细现象 1、 弯曲液面的附加压力 2、 毛细现象 第三节 开尔文公式和亚稳状态
1、 微小液滴的饱和蒸气压 — 卡尔文公式
引
言
界面 (interface) 是指两相的接触面。一般常
把与气体接触的界面称为表面(surface)。界面并
不是两相接触的几何面,Байду номын сангаас有时又将界面称为界 面相。 严格讲表面应是液体和固体与其饱和蒸气之
间的界面,但习惯上把液体或固体与空气的界面
称为液体或固体的表面。
常见的界面有: 1.气-液界面
2.气-固界面
所必须对体系做的可逆非膨胀功,故γ 也称表面功。
表面自由能:
G g ( )T , p As
δW g dAs dGT,P
'
保持温度、压力和组成不变,每增加单位表 面积时,Gibbs自由能的增加值称为表面Gibbs自
由能,或简称表面自由能或表面能,用符号 g
表示,单位为J· m-2。 表面张力、单位面积的表面功、单位面积的表面吉 布斯函数的数值和量纲是等同的。
dG g dAs
天津大学物理化学课件 界面现象
3. 吸附经验式——弗罗因德利希公式
对I类吸附等温线:
lgV a nlgplgkk, n 经验常数, 与吸附体系及T 有关。
直线式:
bp
1
bp
lg(Va/[ V])
T1 <T2
斜率 n; 截距 k(p =1时的吸附量)
T,k
lg(p/[p])
方程的优点:(1) 形式简单、计算方便、应用广泛;
直径:1cm 表面积:3.1416 cm2
直径:10nm 表面积:314.16 m2
表面积是原来的106倍
界面相示意图
一些多孔物质如:硅胶、活性炭等,也具有很大的比表面积。
3
物质的分散度可用比表面积as来表示,其定义为 as = As/m
单位为m2kg-1。
小颗粒的分散系统往往具有很大的比表面积,因此 由界面特殊性引起的系统特殊性十分突出。
——过饱和蒸气,过热液体,过冷液体,过饱和溶液
27
§10-3 固体表面
在固体或液体表面,某物质的浓度与体相浓度不同 的现象称为吸附。
产生吸附的原因,也是由于表面分子受力不对称。
dG = dA+Ad
被吸附的物质—— 有吸附能力的物质——
28
1. 物理吸附与化学吸附:
性质 吸附力 吸附层数 吸附热 选择性 可逆性 吸附平衡
26
(4) 过饱和溶液
na
n m
溶液浓度已超过饱和 液体,但仍未析出晶体的 溶液称为过饱和溶液。
原因:小晶体为凸面, pr>p , 表明分子从固相中逸出的倾向大 , 这造成它的浓度大,即溶解度大, 由此产生过饱和现象。
由于小颗粒物质的表面特殊性,造成新相难以生成, 从而形成四种不稳定状态(亚稳态):
物化 第十章 界面现象
δWr' γ = dAs
γ :使液体增加单位表面时环境所需作的可逆功, 使液体增加单位表面时环境所需作的可逆功, 单位表面时环境所需作的可逆功
单位: 单位:J·m-2
表面吉布斯函数: 表面吉布斯函数
恒温、 恒温、恒压下的可逆非体积功等于系统的 吉布斯函数变: 吉布斯函数变: δWr' ∂G ' γ = = δWr = dGT , p = γ dAs dAs ∂As T , p
Freundlich用指数方程描述 Ι 型吸附等温线 用指数方程描述
a
V
= kp
n
n、k 是两个经验参数,均是 T 的函数。 、 是两个经验参数, 的函数。 k: 单位压力时的吸附量。一般 ↑,k↓; 单位压力时的吸附量。一般T ↓ n :介于 介于0~1之间,反映 p 对V a 影响的强弱。 之间, 影响的强弱。 之间 直线式: lgV 直线式
毛细现象
2γ ∆p = = ρ gh r1 2γ cos θ h= rρ g
θ < 90o , h > 0 液体在毛细管中上升
r = r1 cos θ
θ > 90o , h < 0 液体在毛细管中下降
3. 开尔文公式(微小液滴的饱和蒸气压) 开尔文公式(
微小液滴的饱和蒸气压不仅与物质的本性、 微小液滴的饱和蒸气压不仅与物质的本性、 温度及外压有关,还与液滴的大小有关。 温度及外压有关,还与液滴的大小有关。 pr p dn r + dr l dG 小液滴面积 : dn液体由 p→pr : 液体由 → pr 4πr 2 → 4π( r + dr )2 dG = (dn) RT ln
界面是系统中的特殊部分
在高度分散系统中界面效应不可忽视
物理化学界面现象
新相生成的热力学与动力学
热力学原因—用dG=-SdT+Vdp+γdAs (纯液体为单组分系统) 分析,定温、定压下上述过程dGT,P= γ dAs>0,是一个非自 发过程。即新相难以形成。
动力学原因—上述过程新相核心的形成速率与新相核心的半径r 有如下关系:
弯曲表面下的附加压力
(3)在凹面上:
研究以AB为弦长的一个球形凹面上的环作为边界。由于 环上每点两边的表面张力都与凹形的液面相切,大小 相等,但不在同一平面上,所以会产生一个向上的合 力。
所有的点产生的总压力为△P ,称为附加压力。凹面上 向下的总压力为:Po-△P ,所以凹面上所受的压力比 平面上小。
同种晶体由于制备、加工不同,会具有不同的表面性质,而 且实际晶体的晶面是不完整的,会有晶格缺陷、空位和位错 等。
正由于固体表面原子受力不对称和表面结构不均匀性,它 可以吸附气体或液体分子,使表面自由能下降。而且不同的 部位吸附和催化的活性不同。
物理吸附与化学吸附
物理吸附与化学吸附的区别
物理吸附
吸附力
亚稳状态与新相生成
亚稳状态 蒸气的过饱和现象—一定温度下,当蒸气分压超过该温度下的饱和蒸气
压,而蒸气仍不凝结的现象。此时的蒸气称为过饱和蒸汽。 微小液滴的饱和蒸汽压大于液面的溶液的过饱和现象—在一定温度、
压力下,当溶液中溶质的浓度已超过该温度、压力下的溶质的溶解度, 而溶质仍不析出的现象。此时的溶液称为过饱和溶液。 液体的过热现象—在一定的压力下,当液体的温度高于该压力下的沸点, 而液体仍不沸腾的现象。此时的液体称为过热液体。 液体的过冷现象—在一定压力下,当液体的温度已低于该压力下液体的 凝固点,而液体仍不凝固的现象。此时的液体称为过冷液体。
物理化学教学课件-第十章 界面现象
1
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:所有两相的接触面
界面现象
2
界面并不是两相接触的几何 面,它有一定的厚度,一般约几 个分子厚,故有时又将界面称为 “界面相”。
界面的结构和性质与相邻两 侧的体相都不相同。
例:水滴分散成微小水滴
分为1018个
在t0温度下缓慢提高蒸 气的压力 (如在气缸内缓 慢压缩)至A点,蒸气对通 常液体已达到饱和状态p0, 但对微小液滴却未达到饱 和状态,所以蒸气在A点 不能凝结出微小液滴。要 继续提高蒸气的压力至B 点,达到小液滴的饱和蒸 气压p 时,才可能凝结出 微小液滴。
这种在正常相平衡条件下应该凝结而未凝结的蒸气, 称为过饱和蒸气。
产生吸附的原因,也是由于表面分子受力不对称。
dG = dA+Ad
被吸附的物质—— 有吸附能力的物质——
28
1. 物理吸附与化学吸附:
性质 吸附力 吸附层数 吸附热 选择性 可逆性 吸附平衡
物理吸附 范德华力 单层或多层 小(近于液化热) 无或很差
可逆 易达到
化学吸附 化学键力
单层 大(近于反应热)
Va
2) 高压时:bp >> 1,1+bp bp
V a Vma
Va 不随 p 变化
p
由Vam求吸附剂的比表面积:
as
Vma V0
Lam
am : 被吸附分子的截面积。 am,N2=0.162 nm2 V0: 1mol气体在0 oC、101.325kPa下的体积
p
pg
pl
第十二章 界面现象
陕西师范大学物理化学精品课程第十二章 界面现象本章内容:介绍表面吉布斯自由能和表面张力的概念;固体表面吸附的兰缪尔公式和BET 公式;明确弯曲表面附加压力产生的原因,介绍杨-拉普拉斯公式和开尔文公式;了解一些常见的表面现象和表面活性剂的作用。
第一节 表面吉布斯自由能和表面张力一、表面吉布斯自由能和表面张力由于表面层分子的状咬与本体中不同,因此如果要把一个分从内部移到界面(或者说增大表面积)时,就必须克服体系内部分子这间的吸引力而对体系作功。
在温度、压力和组成恒下时,可逆地使表面积增加d A 所需要对体系做的功,叫做表面功,可以表示为A W d f γ=δ ( 12–1 )式中是比例常数,它在数值上等地当T、p 及组成恒定的条件下,增加单位表面积时所必体系做的可逆非膨胀功。
γ由于,所以上式又可以表示为p T,G W d f =δ A G p T,d d γ= 或 p T,AG )(∂∂=γ ( 12–2 ) 可以看出,的物理意义是:在定温不定定压条件下,可逆地增加单位表面积引起体系吉布斯自由能的增量。
单位为。
γ2m J −⋅γ称为表面吉布斯自由能或比表面能。
从另一个角度来考虑,如果观察到表面上处处存在着一种张力,称之为表面张力(surface tension )。
它作用在表面的边界线上,垂直于边界线向着表面的中心并与表面相切,或者是作用在液体表面上任一条线的两侧,垂直于该线,沿着液面拉向两侧。
例如,把金属丝弯成U 形框架,放在肥皂膜,由于表面张力的作用,会肥可滑动的金属丝拉上去,一直到框架顶部,如在金属丝下面吊一重物W ,如果与可滑动金属丝的质量W 之和(即W +W)与向上的表面张力平衡时,金属丝就保持不同志滑动。
22W 112在图12.2中,虽然肥皂膜很薄,但和分子的大小相比,还具有一定的厚度,可以认为肥皂膜有一定的体积,在金属丝框架的正反两面具有两个表面,所以表面张力在总长度为的边界上作用,由于表面上张力的指垂直地作用于单位长度的表面边沿,并指向表面中心的力,所以肥皂膜将金属丝向上拉的力(即等于向下的重力(+)g)为2γ1W 2W 12= 2= ( + ) F l W W g γ这里称为表(界)面张力,其单位为,这是从另一角度来理解的(表面自由能的单位是,由于,所以的单位也可表示为,N 为牛顿,是力的单位,所以表面自由能也可以看作是垂直用于单位长度相界面上的力即表面张力)。
物理化学(中国石油大学) 第十一章 界面现象
若要使小气泡存在,必须继续加热(T ↑,pg↑,
γ↓, ps↓)使小气泡内水蒸气压力等于或超过它应克服
的压力时,小气泡才可能产生,液体才开始沸腾。此 时液体的温度必然高于该液体的正常沸点,即液体产 生过热现象。 实验中为防止液体过热,常在液体中加一些素烧瓷 片或毛细管等物质。由于这些多孔物质的孔中储存有气 体,加热时,这些气体成为新相种子,因而绕过了极微 小气泡的困难阶段,使液体的过热的程度大大降低。
( x + dx) /( R + dz ) = x / R
' 1 ' 2
' 1 ' 2
→ dx = xdz / R1'
(2)
( y + dy ) /( R + dz ) = y / R
' → dy = ydz / R2 (3)
D' D A' A
x+ dx y+dy B' B R 1' O' R 2' C' C
——杨—拉普拉斯方程
R =R =R
' 1 ' 2
'
2γ pS = ' R
R ' → ∞, pS = 0 R > 0, pS > 0
'
对凸液面,曲率中心在液体内部,
曲面下液体多承受pS 力作用 对凹液面,曲率中心在液体外部, R
'
< 0, pS < 0
曲面下液体少承受pS 力作用
说明
①
p外是外界施加于液面上的总压力
等于温度不变时扩大单位表面积吸的热
T∂S δQ 一般增加表面积都是吸热的 即 δQ > 0 = ∂A ∂A ∂A
《物理化学教学课件》第十章界面现象
界面现象的基本原理
表面张力
表面张力是物质表面分子或离子间的吸引力,使得物质表 面尽可能收缩。表面张力的大小与物质种类和温度有关。
润湿
润湿是指液体在固体表面铺展或被固体表面吸附的现象。 润湿与固体的表面能、液体的表面张力以及固体与液体之 间的相互作用力有关。
吸附
吸附是指物质在界面上的富集现象。吸附可以分为物理吸 附和化学吸附,物理吸附主要与物质在界面上的范德华力 有关,化学吸附则涉及到化学键的形成。
润湿是指液体在固体表面铺展并覆盖住表面的现象,而不润湿则是指液体不能在固体表面 铺展的现象。
润湿与不润湿产生的原因
润湿与不润湿现象的产生与液体和固体表面的分子间相互作用有关,当液体分子与固体表 面分子间的相互作用力大于液体分子间的内聚力时,就会产生润湿现象;反之则产生不润 湿现象。
润湿与不润湿的应用
能源
能源的储存与转化过程中涉及大量界面现象,如电池、燃料电池等,深入研究 界面现象有助于提高能源利用效率和降低环境污染。
环保
污水处理、大气污染控制等领域涉及大量界面现象,通过优化界面现象可实现 更高效的环保技术。
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毛细现象
毛细现象定义
毛细现象是指由于液体的表面张力作用,使得液体会在细管中上 升或下降的现象。
毛细现象产生的原因
由于液体的表面张力作用,使得液体会在细管中产生向上的附加压 力,从而使液体在细管中上升。
毛细现象的应用
毛细现象在自然界和日常生活中广泛存在,如植物的吸水、毛细血 管等。
润湿与不润湿
润湿与不润湿定义
04
界面现象的实验研究方法
表面张力测量方法
表面张力是液体表面所受到的垂 直于表面方向的力与表面每单位
第十章界面现象物理化学
严格讲表面应是液体和固体与其饱和蒸气之间 的界面,但习惯上把液体或固体与空气的界面称为 液体或固体的表面。
常见的界面有:气-液界面,气-固界面,液-液 界面,液-固界面,固-固界面。
表面和界面(surface and interface)
表面张力(surface tension)
如果在金属线框中间系一线圈,
一起浸入肥皂液中,然后取出,上
面形成一液膜。
(a)
由于以线圈为边界的两边表面张 力大小相等方向相反,所以线圈成 任意形状可在液膜上移动,见(a)图。
如果刺破线圈中央的液膜,线 圈内侧张力消失,外侧表面张力立 (b) 即将线圈绷成一个圆形,见(b)图, 清楚的显示出表面张力的存在。
剖 面 图
附加压力示意图
杨-拉普拉斯公式
1805年Young-Laplace导出了附加压力与曲率半 径之间的关系式:
根据数学上规定,凸面的曲率半径取正值,凹 面的曲率半径取负值。所以,凸面的附加压力指向 液体,凹面的附加压力指向气体,即附加压力总是 指向球面的球心。
附加压力与毛细管中液面高度的关系
表面张力(surface tension)
如果在活动边框上挂一重物,
使重物质量W2与边框质量W1所产生 的重力F(F=(W1+W2)g)与总的 表面张力大小相等方向相反,则金 属丝不再滑动。
这时
F 2g l
l是滑动边的长度,因膜有两个
面,所以边界总长度为2l,g 就是作
用最小的趋势,并 使表面层显示出一些独特性质,如表面张力、表面吸 附、毛细现象、过饱和状态等。
比表面(specific surface area)
天津大学物理化学教研室《物理化学》(第6版)笔记和课后习题详解(界面现象)【圣才出品】
第10章界面现象10.1 复习笔记一、界面张力物质的分散度:为物质的表面积A s与其质量m之比,用a s表示,单位为m2·kg-1。
a s=A S/m1.液体的表面张力、表面功及表面吉布斯函数液体表面层的分子处于力学场不对称的环境中,内部分子对表面层的吸引力与外界物质对表面层的吸引力大小不等,从而形成表面张力。
(1)表面张力可以看做是引起液体表面收缩的单位长度上的力,单位为N·m-1。
表面张力的方向和液面相切,并和两部分的分界线垂直。
(2)表面功为恒温恒压下使系统增加单位表面积所需的可逆功,单位为J·m-2。
可表示为γ=δW r′/dA s(3)表面吉布斯函数等于恒温恒压下系统增加单位面积时所增加的吉布斯函数,单位为J·m-2。
可表示为γ=(∂G/∂A s)T,p注意:①表面张力、表面功、表面吉布斯函数均用γ表示;②三者为不同的物理量,但三者的量值和量纲等同。
三者的单位皆可化为N·m-1。
界面张力:与液体表面类似,其他界面,如固体表面等,由于界面层的分子同样受力不对称,同样存在着界面张力。
2.吉布斯函数判据dG s=γdA s+A s dγ在恒温恒压下条件下,系统可以通过减少界面面积或降低界面张力两种方式来降低界面吉布斯函数,这是一个自发过程。
3.界面张力的影响因素(1)物质的本性:不同液体表面张力之间的差异主要是由于液体分子之间的作用力不同而引起的。
固体物质一般要比液体物质具有更高的表面张力。
(2)温度:界面张力一般随着温度的升高而减小。
当温度趋于临界温度时,饱和液体与饱和蒸气的性质趋于一致,相界面趋于消失,此时表面张力趋于0。
(3)压力:增加气相的压力一般使表面张力下降。
(4)分散度对界面张力的影响:要到物质分散到曲率半径接近分子大小的尺寸时才会明显。
二、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Δp=(2γ)/r式中,Δp为弯曲液面内外的压力差;γ为液体表面张力;r为弯曲液面的曲率半径。
大学物理化学--第八章
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2020/8/23
1、弯曲液面附加压力-拉普拉斯方程
弯曲液面凹面一侧压力以p内表示,凸面一侧压力 以p外表示,弯曲液面内外压力差△p称为附加压力。
p p内 p外 pl pg 0 p p内 p外 pg pl 0
表面张力的存在是弯曲液面产生附加压力的根本 原因,附加压力是表面张力存在的必然结果。
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§8.1 界面张力
1.液体表面张力、比表面功、 比表面吉布斯函数
2.界面热力学方程 3.界面张力影响因素
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1、表面张力,比表面功与比表面吉布斯函数
液体表面分子受力情况分析:
液体内部:分子所受的力可以 彼此抵消,合力为零。故内部分子 可无规则运动而不消耗功。 液体表面:分子恒受指向液体 内部的拉力,处于不对称力场。故 表面分子趋向液体内部移动,宏观 表现为液体表面力图缩小到最小。
Va V m
(m 3 kg 1 )
体积要换算成标准状况(0 C ,101.325kPa)
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2、等温吸附
吸附量 f (T , p,吸附剂,吸附质) 吸附剂、吸附质定:V a f (T , p)
吸附等温线:()T:V a f ( p) V a — p线
第八章 界面现象
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基本概念
1.界面和界面现象 2.表面和比表面
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1、界面和界面现象
界面(Interface)