表面与界面习题讲解

Chapter 1

1、表面与界面的定义。1)表面：固体与真空的界面；

2)界面：相邻两个结晶空间的交界面称为“界面”。

2、叙述表面与本体的不同点。

表面与本体：结构、化学组成、性质都存在不同。材料与外界的相互作用是通过表面来进行的。

因此，表面具有特殊性，它的性质将直接影响

材料的整体性质。材料的性质虽然与组成的本体有关，但其表面对性能的影响却占很大的比

重。因为，不少性能是通过表面来实现的，如表面硬度、表面电导，同时，材料某些性能将

通过表面受到外界环境的影响。3、什么叫相界面？有哪几类？

1)相界面：相邻相之间的交界面成为相界面。

2)分为3类：固相与固相的界面，固相与气相的界面，固相与液相的界面。4、材料表面与界面的表征手段有哪些？

材料表面与界面的表征主要通过对比表面积、表面张力（表面能）等测定来实现1）比表面积

a 静态吸附法（BET ）（测量准确度和精度都很好，但达到吸附平衡慢，仪器装置较复杂，需要高真空系统，并且要使用大量的汞，逐步被动态吸附法所取代）

b 动态吸附法：常压流动法，气相色谱法（操作简单而快速

）

2）表面张力

a 高聚物熔体表面张力外推法(γ∝T 成直线关系，测定不同温度下高聚物熔体的表面张

力，外推到20℃时的表面张力) b Zisman 的浸润临界表面张力法

(测定固体在已知表面张力的液体中的接触角

)

C 还有几何平均方程求解法、状态方程测求法等等d 理论计算：等张比容法、内聚能密度法、

Tg 参数计算法

5、试述表面张力产生的原因。

材料的表面结构和性质与其本体有明显的差别，

这是因为位于材料本体的原子受到周围原子

的相互作用是相同的，处于对称力场之中，总的作用之和等于0；而处于表面的原子只有局部受到与本体相同的相互作用，而其余的部分则完全不同,表面由此产生表面张力。6、单位体积的物体所具有的表面积称为比表面，请得出下列结果：

(1)半径为r 的球形颗粒，其比表面为：(2)质量为m ，密度为ρ的球形颗粒的比表面：(3) 边长为L 的立方体的比表面为：(4)

质量为m ，密度为ρ的立方体的比表面为：

7.水蒸气迅速冷却至25℃会发生过饱和现象。已知25℃时水的表面张力为71.49×10－3

N/m ，当过饱和水的蒸气压为正常平衡蒸气压的4倍时，求：

（1）在此过饱和情况下，开始形成液滴的半径；（2）一滴此种水滴中含有多少个水分子？

r

M 2r

V 2P P ln

RT 0

8.在20℃下，若水的密度为ρ＝998.2kg/m3,表面张力为72.8Х10-3N/m，若水滴半径为10-6cm，求水的过饱和度。

T=293K， r=10-6cm=10-8m, R=8.314JmolK,M=18g/mol=18*10-3kg/mol

9.乙醇的表面张力符合公式σ＝72－0.5c+0.2c2,c是乙醇的浓度（mol/L），温度为25℃，计算0.5 mol/L乙醇溶液的表面超量。

10.毛细管法测定液体表面张力的原理是什么？为什么要对毛细管法进行修正？

1）PPT chapter 1 P11 第一张 PPT 推到出表面张力的公式即可

2）原因

（1）对凹月面看作为球面的近似处理

（2）只有在凹月面的最低一点毛细上升高度才是h，在其他各点上，毛细上升高度都大于h。

11.在20 ℃时用毛细管法测定苯的表面张力，得到下列数据，求苯的表面张力。

r=0.0550cm, h=1.201cm,ρ苯=0.8785g/cm3, ρ空气=0.0014g/cm3

a为毛细常数，它是液体的特性常数

12.19 ℃时丁酸水溶液的表面张力可表示为：

为纯水表面张力；a、b为常数，各为 5.097×10－2 mol/L与0.180;c为浓度求：（1）c=0.200 mol/L时的；

（2）c/a》1时的值，并计算丁酸分子所占面积