第七章表面现象练习题
物理化学表面现象练习题
物理化学表面现象练习题第一题：一张正方形纸片的质量为m，边长为l。
该纸片悬挂在水面上，完全浸没。
如果纸片边缘受到的浮力为F1，纸片下表面受到的压强为P1，上表面受到的压强为P2，求纸片周围的液体对纸片边缘的压力。
解题步骤：1. 首先，我们需要计算纸片的体积。
纸片的边长为l，可以计算出纸片的面积为A = l * l。
令纸片的厚度为δ，可以计算出纸片的体积为V = A * δ。
2. 然后，我们需要计算纸片受到的浮力。
根据阿基米德定律，浸没在液体中的物体受到的浮力等于其排开液体的体积乘以液体的密度。
所以，纸片受到的浮力为F = V * ρ，其中ρ为液体的密度。
3. 接下来，我们需要计算纸片下表面受到的压强P1。
假设液体对纸片下表面的压强为p。
由于压强的定义为P = F / A，我们可以得到P1 = F / A1，其中A1为纸片下表面的面积。
纸片下表面的面积可以表示为A1 = (l - 2δ) * (l - 2δ)。
因此，纸片下表面受到的压强为P1 = F / A1。
4. 最后，我们需要计算纸片周围的液体对纸片边缘的压力。
纸片周围的液体对纸片边缘的压力等于液体对纸片边缘施加的力除以纸片边缘的长度。
由于纸片边缘受到的力等于纸片边缘受到的浮力，我们可以得到液体对纸片边缘的压力为P = F1 / l。
根据以上步骤，我们可以计算出纸片周围的液体对纸片边缘的压力。
第二题：一块金属板被放置在一个达到热平衡的室温环境中。
金属板的初始温度为T1，室温为T2，金属板的质量为m，比热容为c。
金属板表面的面积为A，厚度为δ。
假设金属板和室温环境之间的热传导只发生在金属板的两个表面，并且忽略金属板的边缘效应。
请计算金属板表面温度随时间的变化。
解题步骤：1. 首先，我们可以根据热传导定律得出金属板表面温度随时间的变化率。
根据热传导定律，金属板表面温度随时间的变化率可以表示为dθ/dt = (1 / (ρcA)) * (dQ / dt)，其中ρ为金属板的密度，c为金屋比热容，A为金屋表面的面积，dQ / dt为单位时间内通过金属板表面传递的热量。
物理化学第七章
粗分散物系
>10-7m
混浊泥水，牛 奶，豆浆
3、胶体四大特征：（同溶液相比较）
①聚结不稳定性（热不稳自发聚沉）②多相不均匀性 聚结不稳定性 ②多相不均匀性（一相分散 于另一相，有相界面）③高分散性 ③高分散性（颗粒大小及胶团量不相同） 结构组成不确定性（受添加剂或添加物影响） ④结构组成不确定性 （真溶液：热稳，均相物系，组成，结构，分子量恒定） 4、胶体化学研究内容：表面现象，分散物系及高分子溶液 5、表面：物体处于真空或与本身饱和蒸气达平衡的面。 6、界面：物体与空气或其他物体相接触的面（存在于两相之间 几个nm厚度薄层） 7、表面现象（Surface phenomenon）：凡物质处于凝聚状态时， 其界面上发生的一切物理化学现象。（包括s-g,s-l,l-g,ss,l-l等统称表面）严格讲为界面现象，如：毛细现象，润湿 作用，液体过热，蒸气过饱和，吸附作用等统称界面现象 AS Sο (Interface phenomenon)。
（1）按分散相和分散介质的聚集状态分类
分散相 分散介质 名称 气 泡沫 液 液 乳状液 固 悬浮体，溶液胶 气 液 固 固溶胶 固 气 液 气 气溶胶 固
实例 肥皂泡沫 牛奶 泥浆，金溶胶 浮石，泡沫玻璃 珍珠，某些矿石 某些合金 雾 烟
（2）按分散相的分散度分类
类型 低分子 分散物系 分散相粒子半 径 <10-9m 分散相 原子 离子,小分子 性质 均相，热力学稳定物 系，扩散快，能透过 半透膜，形成真溶液 均相，热力学稳定物 系，扩散慢，不能透 过半透膜，形成真溶 液 举例 NaCI、蔗糖的 水溶液，混合 气体等 聚乙烯醇水溶 液
之一)：当毛细管插入润湿性液体水中时，管内液面呈凹面, △P背向 液面，使液体受到向上提升力而沿管内壁上升,当液柱产生的静压 力ρgh=△P时达平衡停止移动；反之，当毛细管插入非润湿性液体 汞中时产生管内凸液面，因△P向下,使管内液面下降至ρgh=△P 达平衡时停止，此为毛细现象。
物理化学,表面现象习题
第七章 表面现象习题1. 在293K 时，把半径为10-3 m 的水滴分散成半径为10-6 m 小水滴，问比表面增加了多少倍？表面吉布斯能增加了多少？完成该变化时，环境至少需做功多少？已知293K 时水的表面张力为0.07288 N/m. 解：2363,2,13,13336391296232322134443(1)433310*********(2)[(10)]/[(10)]1033104(10)4(10)4100.072884109.15810(3)9.15810s s s s A r a V rr a a a V n V A A A m G A J W G Jπππππππσπ-----------==--=====∆-=⨯-≈⨯∆=∆=⨯⨯=⨯=-∆=-⨯球球＝分散后液滴数个＝2. 将10-6 m 3油分散到盛有水的烧杯内，形成半径为10-6 m 的粒子的乳状液。
设油水间界面张力为62×10-3 N/m ，求分散过程所需的功为多少？所增加的表面自由能为多少？如果加入微量的表面活性剂之后，再进行分散，这是油水界面张力下降到42×10-3 N/m 。
问此分散过程所需的功比原来过程减少多少？ 解：621223310(1)4343621030.186(2)0.186(3)21030.1260.1860.1260.06V A A m V W A J G W JW A J Jππσσσσ---=⨯∆≈=⨯⨯∆=-∆⨯⨯-62单个乳状油滴-63212’＝（10）＝（10）＝－＝－（A -A ）－A ＝＝-加入表面活性剂后，所需的功：＝－＝4＝比原来减少的功为：－＝3. 常压下，水的表面张力σ(N/m)与温度t (℃)的关系可表示为σ＝ 7.564×10-2 － 1.4×10-4t若在10℃时，保持水的总体积不变，试求可逆地扩大1cm 2表面积时，体系的W 、Q 、ΔS 、ΔG 和ΔH 。
第七章 表面现象习题答案教学文案
第七章表面现象习题答案第七章 表面现象习题答案1．在293.15K 时，把半径为1 mm 的球形水滴分散成半径为1 μm 的球形小水滴，比表面为原来的多少倍？表面Gibbs 自由能增加了多少？此过程环境至少需做功多少？已知293K 时水的表面张力为0.07288 N ⋅m -1。
解： (1)小液滴比表面r a =rr r V A 334432=ππ＝球体积球面积 r 1 = 10-3 m ， r 2 = 10-6 m3632112101010/3/312===--r r r r a a r r ＝ 倍(2)分散前液滴表面积62111044-⨯==ππr A m 2分散后小液滴数 9321323121103434=⎪⎪⎭⎫⎝⎛===r r r rV V n ππ 个 分散后液滴总表面积 ()3269222104104104--⨯=⨯=⋅=πππr n A m 2∆A = A 2 -A 1 ≈ A 2∆G = σ⋅∆A = 0.07288⨯4π⨯10-3 = 9.158⨯10-4 J(3)环境至少做的功 W r '＝∆G ＝9.158⨯10-4 J 2.将10-3 m 3 油状药物分散水中，制成油滴半径为10-6 m 的乳状液。
已知油水界面张力为65⨯10-3 N ⋅m -1，求分散过程需作多少功？增加的表面Gibbs 能为多少？如果加入适量表面活性剂后，油水界面张力下降至30⨯10-3 N ⋅m -1，则此分散过程所需的功比原来过程减少了多少？解：（1）分散后总表面积 小油滴面积小油滴体积总体积⋅=A36332331031010310343410⨯=⨯=⨯=⋅=----r r r ππ m 2分散前表面积与分散后相比可忽略，∆A ＝A分散过程环境作的功及所增加的表面自由能：W r '＝∆G ＝σ⋅∆A ＝65⨯10-3⨯3⨯103＝195 J (2) 加入表面活性剂后，分散过程环境作的功W r '＝∆G ＝σ ⋅∆A ＝30⨯10-3⨯3＝90 J比原来过程少做功＝195-90＝105 J3. 常压下，水的表面张力σ（N ⋅m -1）与温度T （K ）的关系可表示为：σ＝（75.64－0.00495 T ）⨯10-3 。
物理化学表面现象选择题及解析练习题
表面现象1．对于大多数体系来说，当温度升高时，表面张力下降。
A．正确 B 错误[解]A，一般来说，温度升高，分子之间的力减弱，两相的密度差减小，所以表面张力下降。
（考察内容为影响表面张力的因素）2．表面张力在数值上等于定温定压，组成恒定下，系统可逆的增加单位表面积时环境对系统所作的非体积功。
A．正确 B 错误[解]A，,这个公式成立的条件就是等温等压可逆过程，所以表面张力就是在等温等压下，可逆的增加单位表面积时环境对系统做的非体积功（课本268页最上面）3.弯曲液面产生的附加压力的方向总是指向曲面的曲率中心。
A．正确 B 错误[解] A4.分子间力越大的液体，其表面张力越大。
A．正确 B 错误[解]A，表面张力的就是由于表面分子受到的不平衡的力而产生的表面张力，所以分子间作用力越大，表面张力越大。
5.垂直插入水槽中一支干净的玻璃毛细管，当在管中上升平衡液面处加热时，水柱会上升。
A．正确 B 错误[解]B ，水在毛细管中呈凹液面，根据毛细管上升公式 ，θ<90。
当在液面处加热的时候σ减小，h 会减小。
（课本P279页图8-12即为毛细管插入水中的示意图，可见是凹液面）6.体系表面积增大过程中得到的表面功等于吉布斯自由能的增加量。
A ．正确B 错误[解]B ，少了前提条件等温等压组成不变，可逆的增加表面积。
（解析同2）7.已知20℃时水的表面张力为121028.7--⋅⨯m N ，在此温度和压力θp 下降水的表面积可逆增大10cm 2时，体系的G ∆等于（）A.J 51028.7-⨯B.J 51028.7-⨯-C.J 11028.7-⨯D.J 11028.7-⨯-[解]A ，A G ∆⋅=∆σ＝7.28×10－2×10×10－4＝J 51028.7-⨯8．液体在毛细管中上升的高度与（ ） 基本无关A.温度B.液体密度C.大气压力D.重力加速度[解]C ，gRh ρθσcos 2=，从公式中看出与大气压力无关。
第七章 表面现象习题
第七章表面现象习题一、是非题下列各题中的叙述是否正确？正确的选“√”，错误的选“×”。
√ × 1．垂直插入水槽中一支干净的玻璃毛细管，当在管中上升平衡液面处加热时，水柱会上升。
√ × 2．水在干净的玻璃毛细管中呈凹液面，因附加压力p < 0，所以表面张力< 0 。
√ × 3．通常物理吸附的速率较小，而化学吸附的速率较大。
√ × 4．兰缪尔定温吸附理论只适用于单分子层吸附。
二、选择题选择正确答案的编号:1．附加压力产生的原因是:（A）由于存在表面；（B）由于在表面上存在表面张力；（C）由于表面张力的存在，在弯曲表面两边压力不同（D）难于确定。
2．在水平放置的玻璃毛细管中注入少许水（水润湿玻璃），在毛细管中水平水柱的两端呈凹液面，当在右端水凹面处加热，毛细管中的水向何端移动:（A）向左移动；（B）向右移动；（C）不动；3．今有一球形肥皂泡，半径为r，肥皂水溶液的表面张力为，则肥皂泡内附加压力是:（A）；（B）；（C）。
（D）以上答案均不正确4．接触角是指：（A）ｇ／ｌ界面经过液体至ｌ／ｓ界面间的夹角；（B）ｌ／ｇ界面经过气相至ｇ／ｓ界面间的夹角；（C）ｇ／ｓ界面经过固相至ｓ／ｌ界面间的夹角；（D）ｌ／ｇ界面经过气相和固相至ｓ／ｌ界面间的夹角；5．高分散度固体表面吸附气体后，可使固体表面的吉布斯函数:（A）降低；（B）增加；（C）不改变（Ｄ）以上答案均不正确6．高分散度固体表面吸附气体后，可使固体表面的吉布斯函数:（A）降低；（B）增加；（C）不改变（Ｄ）以上答案均不正确7.兰谬尔吸附定温式适用于：(A)化学吸附；(B)物理吸附；(C)单分子吸附；(D)多分子吸附(E)以上答案均不正确8将待测乳浊液中加入高锰酸钾，振荡均匀后取一滴于显微镜下观察，若判定结果为“O/W”型，则显微镜视野中必须有如下现象，即（B ）（A）不连续的亮点被成片红色所包围，分散相为“W”，分散介质为“O”（B）不连续的亮点被成片红色所包围，分散相为“O”，分散介质为“W”（C）不连续的红斑点被成片清亮液包围，分散相为“W”，分散介质为“O”（D）不连续的红斑点被成片清亮液包围，分散相为“O”，分散介质为“W”9比表面能是( C )（A）单位体积物质的表面能（B）一摩尔物质的表面能（C）单位面积的表面能(D) 表面张力10恒温恒压条件下的润湿过程是：( A )（A）表面Gibbs自由能降低的过程（B）表面Gibbs自由能增加的过程（C）表面Gibbs自由能不变的过程（D）表面积缩小的过程11. 丁达尔效应是由于下列哪种原因造成的（）A．光的反射B．光的散射C．光的折射D．光的透射12. 气体在固体表面的物理吸附是指（）（A）气体分子存在于固体表面,且渗透到固体表面以下（B）气体分子与固体表面分子之间在范德华力作用下在固体表面上的吸附（C）气体分子与固体表面分子之间为化学健力作用（D）气体分子与固体表面的化学反应三、填空题在以下各小题中的1．定温下溶液的表面张力随浓度增大而减小，则单位表面吸附量 。
第七章表面现象练习题
第七章表面现象练习题第十章界面现象练习题一、正确和错误的问题（向右画）√ 画错了）×）1、液体的表面张力总是力图缩小液体的表面积。
（）2、液体的表面张力的方向总是与液面垂直。
（）3、分子间力越大的物体其表面张力也越大。
（）4.将干净的玻璃毛细管垂直插入水箱。
当加热到管内上升的平衡液位之外时，水柱将上升。
（）5、在相同温度下，纯汞在玻璃毛细管中呈凸液面，所以与之平衡的饱和蒸气压必大于其平液面的蒸汽压。
（）6.溶液的表面张力总是随着溶液浓度的增加而降低。
（）7、某水溶液发生负吸附后，在干净的毛细管中的上升高度比纯水在该毛细管中上升的高度低。
（）8.一般来说，物理吸附速率较小，而化学吸附速率较大。
（9）朗缪尔等温吸附理论仅适用于单层吸附。
（）10、临界胶束浓度(ｃｍｃ)越小的表面活性剂，其活性越高。
（）11、物理吸附无选择性。
（）12.与纯水、盐水和肥皂溶液相比，表面张力的顺序如下：γ（盐水）？γ（纯水）？γ（液体肥皂）。
（）13、在相同温度与外压力下，水在干净的玻璃毛细管中呈凹液面，故管中饱和蒸气压应小于水平液面的蒸气压力。
（）14.朗缪尔吸附的理论假设之一是吸附剂固体的表面是均匀的。
（15）对于同一纯物质，小液滴的饱和蒸汽压大于大液滴的饱和蒸汽压。
（16）在相同温度下，弯曲液面的饱和蒸气压总是大于平面液面的饱和蒸气压。
（）17、表面张力在数值上等于等温等压条件下系统增加单位表面积时环境对系统所做的可逆非体积功。
（）18.水溶液正吸附后，干净毛细管中的水上升高度低于纯水毛细管中的水上升高度。
（）19、弯曲液面处的表面张力的方向总是与液面相切。
（）20.吉布斯定义的“表面多余材料量”Ni？它只能是积极的，不能是消极的。
()21、封闭在容器内的大、小液滴若干个，在等温下达平衡时，其个数不变，大小趋于一致。
（）22.任何能降低表面张力的物质都被称为表面活性剂。
（）23、表面过剩物质的量为负值，所以吸附达平衡后，必然引起液体表面张力降低。
界面现象
V = (4/3)πr3 dV=4πr2dr
因此：
△P 2
r
适用于任意曲面的杨－拉普拉斯公式：
Pg r 附加压力与曲率半径的关系
△P ( 1 1 )
r1 r2
球形表面: 圆柱形曲面: 平液面:
r1=r2=r r1=∞ r1=r2=∞
ΔP = 2σ/r ΔP = σ/r ΔP = 0
F B B'
σ=F/l=F/2l′
表面张力示意图
σ：比例常数，是作用于液面上单位长度线段上的力,即表 面张力,单位是N.m-1.
3 影响表面吉布斯能的因素
a 表面张力的大小与液体或固体中的分子间力或化学键力 有关,一般：
σ(金属键) > σ(离子键) > σ(极性共价键) > σ(非极性共价键)
b 表面张力一般随温度升高而降低。这是由于随温度升 高分子动能增加，分子间相互作用力减弱，并且升高温度 会使液体与气体的密度差减小，使表面层分子受液体内部 分子的拉力减小，因而σ降低。
结论：a. 附加压力和曲率半径的大小成反比，液滴越小， 液体受到的附加压力越大。 b. 凹液面的曲率半径为负值，因此附加压力也是 负值，凹液面下的液体受到的压力比平液面下的 液体受到的压力小。 c. 附加压力的大小和表面张力有关，液体的表面 张力大，产生的附加压力也较大。
问题：用上述公式解释自由液滴和气泡都呈球形的原因？
2 固体表面的润湿 (1) 固体的润湿 润湿：指表面上一种流体被另一种流体所取代的过程。
分类：粘湿：固体和液体接触形成固液界面的过程。 浸湿：固体浸入液体形成固液界面的过程。
铺展润湿：液体铺展在固体表面而形成固液界面的过程。
粘湿
浸湿
铺展润湿
第七章-表面现象
第七章 表面现象一、表面现象表面现象是研究具有巨大表面系统的物理化学。
由于系统的表面层分子和相内部分子的处境不同，引起了表面的特殊物理化学性质，表现出各种表面现象。
1. 比表面吉布斯函数和表面张力 （1）比表面吉布斯函数nP T A G ,,s ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=γ 物理意义：定温定压及组成一定的条件下，每增加单位表面积使系统增加的吉布斯函数；它的含义是，系统单位面积表面层分子比同量的相内分子超出的吉布斯函数。
（2）沿着与表面相切的方向垂直作用于表面上任意单位长度线段上的表面紧缩张力，称为表面张力。
lF 2=γ 它平行于水平液面，在边界上指向液体内部。
（3）比表面吉布斯函数和表面张力的数值相等，量纲相同，物理意义不同。
（4）表面张力与温度的关系B B,,,,s n p A n p T T A S ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂γ 2.润湿（1）根据接触角来判断液体对固体的润湿能力： θ<90º，润湿；θ=0º，完全润湿；θ>90º，不润湿；θ=180º完全不润湿。
（2）根据杨氏方程lg sl s g ----=γγγθcos 3.弯曲液面现象（1）附加压力——拉普拉斯方程rp γ2=∆ 其方向总是指向曲率中心（2）微小液滴的蒸气压——开尔文公式rRT M p p r ργ2ln= （3）毛细现象grh ρθγcos 2=4.气——固吸附，朗缪尔吸附等温方程式bpbpΓΓm+=1 5.溶液的表面吸附和表面活性剂 （1）吉布斯吸附等温方程式cRT c Γd d γ-=（2）表面活性剂溶于水时，能显著地降低溶液表面张力的物质，称为表面活性剂。
结构为即含有亲水基，又含有亲油基，称为两亲性分子。
二、习题10.2 在293.15K 及101.325kPa 下，把半径为1×10-3m 的汞滴分散成半径为1×10-9的小汞滴，试求此过程系统的表面吉布斯函数变为若干？已知293.15K 汞的表面张力为0.470N •m -1。
第七章 液体的表面现象
内聚力：液体内部分子对附着层内液体分子的吸引力
附着力： 固体分子对附着层内液体分子的吸引力 第七章 分子动理论
§7-5 液体的表面现象
内聚力大于附着力
医学物理学 （第七版）
内聚力小于附着力
A
f
不润湿
f
A
润湿
液体对固体的润湿程度由接触角来表示。
接触角：在液、固体接触时，固体表面经过液体内部与液体表 面所夹的角。 通常用q 来表示。
h h
第七章 分子动理论
§7-5 液体的表面现象
1、毛细现象产生的原因
医学物理学 （第七版）
毛细现象是由于润湿或不润湿现象和液体表面张力共 同作用引起的。 如果液体对固体润湿， 则接触角为锐角。 如果液体对固体不润湿， 则接触角为锐角。
固 体
h
固 体 液体
h
液体
容器口径很小，附加压强的存在 容器口径非常小，附加压强的存 在将使管内液面升高，产生毛细现象。 将使管内液面降低，产生毛细现象。
§7-5 液体的表面现象
压力的大小为：
医学物理学 （第七版）
2
f ' P r
由于受力平衡，对小液块有：
2 r P r R
2 2
2 P R
如果是凹形液面，则有
2 P R
第七章 分子动理论
§7-5 液体的表面现象
医学物理学 （第七版）
例已知液体的表面张力系数为，用此液体吹成半径为R 的液泡，求液泡内压强。（大气压为PO）
B
dl
df dl
df dfsin dlsin
r
A df⊥ R
df// df
df // dfcos dlcos
第七章表面现象
第七章 表面现象1. 表面现象在自然界普遍存在，但有些自然现象与表面现象并不密切相关，例如(A) 气体在固体上的吸附(B) 微小固体在溶剂中溶解(C) 微小液滴自动呈球形(D) 不同浓度的蔗糖水溶液混合答案：D2. 液体的内压力和表面张力的联系与区别在于(A) 产生的原因相同而作用点不同(B) 产生的原因相同而作用的方向不同(C) 作用点相同而方向不同(D) 点相同而产生的原因不同答案：B3. 液体的附加压力和表面张力的联系与区别在于(A) 产生的原因和方向相同而大小不同(B) 作用点相同而方向和大小不同(C) 作用点相同而产生的原因不同(D) 产生的原因相同而方向不同答案：D4. 对于理想的水平液面，其值为零的表面物理量是(A) 表面能(B) 比表面吉布斯函数(C) 表面张力(D) 附加压力答案：D 。
r p σ2=∆对于平面，r →∞。
5. 表面张力是物质的表面性质，其值与很多因素有关，但是它与下列因素无关(A) 温度(B) 压力(C) 组成(D) 表面积答案：D6. 对弯曲液面上的蒸气压的描述正确的是(A) 大于平面液体的蒸气压(B) 小于平面液体的蒸气压(C) 大于或小于平面液体的蒸气压(D) 都不对答案：C7. 常见的一些亚稳现象都与表面现象有关，下面的说法正确的是(A) 过饱和蒸气是由于小液滴的蒸气压小于大液滴的蒸气压所致(B) 过热液体形成的原因是新相种子──小气泡的附加压力太小(C) 饱和溶液陈化，晶粒长大是因为小晶粒溶解度比大晶粒的小(D) 人工降雨时在大气中撒入化学物质的主要目的是促进凝结中心形成答案：D8. 物理吸附和化学吸附有许多不同之处，下面的说法中不正确的是(A) 物理吸附是分子间力起作用，化学吸附是化学键力起作用(B) 物理吸附有选择性，化学吸附无选择性(C) 物理吸附速率快，化学吸附速率慢(D) 物理吸附一般是单分子层或多分子层，化学吸附一般是单分子层答案：B。
正确的说法是物理吸附无选择性，化学吸附有选择性。
第七章-液体的表面现象
第七章 液体的表面现象本章教学要点1.重点掌握液体的表面张力及附加压强。
2.了解液体与固体接触处的表面现象及毛细现象。
习题7－1 . 为了测定液体的表面张力，可称量自毛细管脱离的液滴重量，并测量在脱离的瞬间液滴颈的直径d ，观测得318滴液体质量为5.0g 重，d ＝0.7mm ，求此液体的表面张力系数。
解： 表面张力 d L f παα==mg f =Θ 式中 g nM m =g nM d =∴απ m N g n d M /07.0318107.014.38.910533=⨯⨯⨯⨯⨯==∴--πα 7－2. 把一液滴从液体中移出，且将其举到距液面高h 处。
证明：形成此液滴所需要作的功W 与举高这液滴所需要作的功W ’之比为ραrgh W W 3'= 证明：形成液滴需要作的功即为液滴表面能增量S E W α==απ24r W =∴而 gh r mgh W ρπ334'==ραρπαπrgh gh r r W W 3344'32== 7－3 . 在内半径r ＝0.3mm 的毛细管中注水，一部分在管的下端形成一水滴，其形状可以看作是半径R ＝3mm 的球的一部分（如图），试求管中水柱的高度h （设接触角12103.70--⨯==Nm αθ，）解：A 为凹液面，0P P A <rP P P P S Aα200-=-=∴ (1)B 为凸面，0P P B >RP P P P S B α200+=+=∴ (2) 又A B P gh P +=ρΘgh P P A B ρ=-∴(2)-(1) r R P P A Bαα2 2+=-∴ rR gh ααρ2 2 +=∴ m rR g h 2105.5)2 2(1 -⨯=+=∴ααρ 7－4. 气压计由于水银的表面效应而读数不准。
已知水银的表面张力系数149.0-=Nm α，气压计玻璃管内径d ＝2.0mm ，接触角为︒180。
物理化学 第07章习题(含答案)
第七章表面现象测试练习选择题1、如某液体能润湿某固体,润湿时其接触角为θ,则（）A、tgθ=0B、tgθ≤0C、tgθ≥0D、tgθ= ∞2、一个玻璃毛细管分别插入25℃和75℃的水中,则毛细管中的水在两不同温度的水中上升的高度（）A、相同B、无法确定C、25℃水中高于75℃的水中D、25℃水中低于75℃的水中3、当表面活性剂在溶液中的浓度较低时,则表面活性剂主要是（）A、以胶束的形式存在于溶液中B、以均匀的形式分散在溶液中C、以定向排列吸附在溶液表面D、以无规则的形式存在于溶液中4、液体在毛细管中上升高度与下列哪一因素无关（）A、大气压B、温度C、液体密度D、毛细管内径5、通常称为表面活性物质的就是指当物质加入液体中后（）A、能降低液体表面张力B、能增大液体表面张力C、不影响液体表面张力D、能显著降低液体表面张力6、液体表面张力的方向是（）A、与液体垂直，指向液体的内部B、指向液面的边界C、在与液面相切的力向上D、指向四面八方7、在一定温度和大气压力下，微小水滴的蒸气压力（）水的饱和蒸气压；水的微小气泡内水的蒸气压（）水的饱和蒸气压。
A、>B、<C、=D、可能大于也可能小于8、在一定温度下，分散在气体中小液滴的半径愈小，此液体的蒸气压p r（）A、越大B、越小C、越趋近于lOOkPaD、越是变化无常9、在一定T 、p下，任何气体在固体表面吸附过程的焓变ΔH必然是（），熵变ΔS必然是（）A 、>0B 、<0C 、=0D 、无法确定10、绝大多数液态物质的表面张力γg-l 都是随着温度T 的升高而逐渐地（ ）A 、变大B 、变小C 、趋于极大值D 、变化无常11、在一定温度和压力下，将表面活性物质加入溶剂中后，所产生的结果必然是（ ）A 、0)(<∂∂T c σ，正吸附B 、0)(>∂∂T cσ，负吸附 C 、0)(>∂∂T c σ，正吸附 D 、0)(<∂∂T c σ，负吸附 12、下列各式中，不属于纯液体表面张力定义式的是（ ）A 、p T A G ,)(∂∂B 、V T A U ,)(∂∂C 、p S A H ,)(∂∂D 、V T AF ,)(∂∂ 13、下面关于 σ 的物理意义中不正确的是（ ）A 、σ 是沿着与表面相切的方向，垂直作用于表面上单位长段上的紧缩力。
物理化学表面现象练习题(含答案及详细讲解)培训讲学
物理化学表面现象练习题(含答案及详细讲解)物理化学表面现象练习题一、判断题：1．只有在比表面很大时才能明显地看到表面现象，所以系统表面增大是表面张力产生的原因。
2．对大多数系统来讲，当温度升高时，表面张力下降。
3．比表面吉布斯函数是指恒温、恒压下，当组成不变时可逆地增大单位表面积时，系统所增加的吉布斯函数，表面张力则是指表面单位长度上存在的使表面张紧的力。
所以比表面吉布斯函数与表面张力是两个毫无联系的概念。
4．恒温、恒压下，凡能使系统表面吉布斯函数降低的过程都是自发过程。
5．过饱和蒸气之所以可能存在，是因新生成的微小液滴具有很低的表面吉布斯自由能。
6．液体在毛细管内上升或下降决定于该液体的表面张力的大小。
7．单分子层吸附只能是化学吸附，多分子层吸附只能是物理吸附。
8．产生物理吸附的力是范德华力，作用较弱，因而吸附速度慢，不易达到平衡。
9．在吉布斯吸附等温式中，Γ为溶质的吸附量，它随溶质(表面活性物质)的加入量的增加而增加，并且当溶质达饱和时，Γ达到极大值。
10．由于溶质在溶液的表面产生吸附，所以溶质在溶液表面的浓度大于它在溶液内部的浓度。
11．表面活性物质是指那些加入到溶液中，可以降低溶液表面张力的物质。
二、单选题：1．下列叙述不正确的是：(A) 比表面自由能的物理意义是，在定温定压下，可逆地增加单位表面积引起系统吉布斯自由能的增量；(B) 表面张力的物理意义是，在相表面的切面上，垂直作用于表面上任意单位长度切线的表面紧缩力；(C) 比表面自由能与表面张力量纲相同，单位不同；(D) 比表面自由能单位为J·m－2，表面张力单位为N·m－1时，两者数值不同。
2．在液面上，某一小面积S周围表面对S有表面张力，下列叙述不正确的是：(A) 表面张力与液面垂直；(B) 表面张力与S的周边垂直；(C) 表面张力沿周边与表面相切；(D) 表面张力的合力在凸液面指向液体内部(曲面球心)，在凹液面指向液体外部。
物理化学表面现象练习题(含答案及详细讲解)
物理化学表面现象练习题一、判断题：1．只有在比表面很大时才能明显地看到表面现象，所以系统表面增大是表面力产生的原因。
2．对大多数系统来讲，当温度升高时，表面力下降。
3．比表面吉布斯函数是指恒温、恒压下，当组成不变时可逆地增大单位表面积时，系统所增加的吉布斯函数，表面力则是指表面单位长度上存在的使表面紧的力。
所以比表面吉布斯函数与表面力是两个毫无联系的概念。
4．恒温、恒压下，凡能使系统表面吉布斯函数降低的过程都是自发过程。
5．过饱和蒸气之所以可能存在，是因新生成的微小液滴具有很低的表面吉布斯自由能。
6．液体在毛细管上升或下降决定于该液体的表面力的大小。
7．单分子层吸附只能是化学吸附，多分子层吸附只能是物理吸附。
8．产生物理吸附的力是德华力，作用较弱，因而吸附速度慢，不易达到平衡。
9．在吉布斯吸附等温式中，Γ为溶质的吸附量，它随溶质(表面活性物质)的加入量的增加而增加，并且当溶质达饱和时，Γ达到极大值。
10．由于溶质在溶液的表面产生吸附，所以溶质在溶液表面的浓度大于它在溶液部的浓度。
11．表面活性物质是指那些加入到溶液中，可以降低溶液表面力的物质。
二、单选题：1．下列叙述不正确的是：(A) 比表面自由能的物理意义是，在定温定压下，可逆地增加单位表面积引起系统吉布斯自由能的增量；(B) 表面力的物理意义是，在相表面的切面上，垂直作用于表面上任意单位长度切线的表面紧缩力；(C) 比表面自由能与表面力量纲相同，单位不同；(D) 比表面自由能单位为J·m－2，表面力单位为N·m－1时，两者数值不同。
2．在液面上，某一小面积S周围表面对S有表面力，下列叙述不正确的是：(A) 表面力与液面垂直；(B) 表面力与S的周边垂直；(C) 表面力沿周边与表面相切；(D) 表面力的合力在凸液面指向液体部(曲面球心)，在凹液面指向液体外部。
3．同一体系，比表面自由能和表面力都用σ表示，它们：(A) 物理意义相同，数值相同；(B) 量纲和单位完全相同；(C) 物理意义相同，单位不同；(D) 物理意义不同，单位不同。
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第十章界面现象练习题一、是非题（对的画√错的画×）1、液体的表面张力总是力图缩小液体的表面积。
（）2、液体的表面张力的方向总是与液面垂直。
（）3、分子间力越大的物体其表面张力也越大。
（）4、垂直插入水槽中一支干净的玻璃毛细管，当在管中上升平衡液面外加热时，水柱会上升。
（）5、在相同温度下，纯汞在玻璃毛细管中呈凸液面，所以与之平衡的饱和蒸气压必大于其平液面的蒸汽压。
（）6、溶液表面张力总是随溶液的浓度增大而减小。
（）7、某水溶液发生负吸附后，在干净的毛细管中的上升高度比纯水在该毛细管中上升的高度低。
（）8、通常物理吸附的速率较小,而化学吸附的速率较大。
（）9、兰格缪尔等温吸附理论只适用于单分子层吸附。
（）10、临界胶束浓度(ＣＭＣ)越小的表面活性剂，其活性越高。
（）11、物理吸附无选择性。
（）12、纯水、盐水、皂液相比，其表面张力的排列顺序是：γ（盐水）<γ（纯水）<γ（皂液）。
（）13、在相同温度与外压力下，水在干净的玻璃毛细管中呈凹液面，故管中饱和蒸气压应小于水平液面的蒸气压力。
（）14、朗缪尔吸附的理论假设之一是吸附剂固体的表面是均匀的。
（）15、同一纯物质，小液滴的饱和蒸气压大于大液滴的饱和蒸气压。
（）16、弯曲液面的饱和蒸气压总大于同温度下平液面的蒸气压。
（）17、表面张力在数值上等于等温等压条件下系统增加单位表面积时环境对系统所做的可逆非体积功。
（）18、某水溶液发生正吸附后，在干净的毛细管中的上升高度比在纯水的毛细管中的水上升高度低。
（）19、弯曲液面处的表面张力的方向总是与液面相切。
（）20、吉布斯所定义的“表面过剩物质的量”σn只能是正值，不可能是负值。
( )i21、封闭在容器内的大、小液滴若干个，在等温下达平衡时，其个数不变，大小趋于一致。
（）22、凡能引起表面张力降低的物质均称之为表面活性剂。
（）23、表面过剩物质的量为负值，所以吸附达平衡后，必然引起液体表面张力降低。
（）24、在吉布斯模型中，选择表面相的位置使溶剂的表面过剩物质的量n1(γ)，则溶质的表面过剩物质的量ni(γ)可以大于零、等于零或小于零。
（）25、过饱和蒸气之所以可能存在，是因新生成的微小液滴具有很大的比表面吉布斯函数。
（）二、选择题1、液体表面分子所受合力的方向总是（），液体表面张力的方向总是（）（1）沿液体表面的法线方向，指向液体内部。
（2）沿液体表面的法线方向，指向气体内部。
（3）沿液体表面的切线方向，（4）无确定的方向。
2、在定温定压下影响物质的表面吉布斯函数的因素是（）（1）仅有表面积As （2）仅有表面张力γ（3）表面积As和表面张力γ（4）没有确定的函数关系3、附加压力产生的原因是（）（1）由于存在表面（2）由于在表面上存在表面张力（3）由于表面张力的存在，在弯曲表面两边压力不同（4）难于确定4、在水平放置的玻璃毛细管中注入少许水（水润湿玻璃）在毛细管中水平水柱的两端呈凹液面，当在右端水凹面处加热，毛细管中的水向何端移动。
（）（1）向左移动（2）向右移动（3）不动（4）难以确定5、今有一球形肥皂泡，半径为r，肥皂水溶液的表面张力为γ，则肥皂泡内附加压力是（）（1）2prγ∆=（2）rp2γ=∆（3）rpγ4=∆6、在定温下，同成分的两个大小不同的液球的饱和蒸气压()大*1,r p 和()小*2,r p 存在（ ）的关系。
（1）**>21,,r r p p （2）**=21,,r r p p （3） **<21,,r r p p （4）不能确定 7、今有反应()()()g CO s CaO s CaCO 23+=在一定温度下过平衡，现在不改变温度和()g CO 2的分压下，也不改变()s CaO 的颗粒大小 ，只降低的()s CaCO 3颗粒直径，增加分散度，则平衡将（ ）（1）向左移动 （2） 向右移动 （3）不移动8、某物质B 在溶液表面的吸附达平衡时，则B 物质在表面的化学势()表B μ与溶液内部B 物质的化学势()内B μ的关系是（ ）（1）()()内表B B μμ> （2）()()内表B B μμ<（3） ()()内表B B μμ= （4）不能确定9、接触角是指（ ）（1）g/l 界面经过液体至l/s 界面间的夹角（2）l/g 界面经过气相至g/s 界面间的夹角（3）g/s 界面经过固相至s/l 界面间的夹角（4） l/g 界面经过气相至s/l 界面间的夹角10、高分散度固体表面吸附气体后，可使固体表面的吉布斯函数（ ）（1） 降低 （2）增加 （3）不改变11、若某液体能在某固体表面铺展，则铺展系数S 一定：（ ）。
（1）≤ 0； （2）≥0； （3）＝ 0。
12、在等温等压下，同一种物质的粗颗粒的溶解度c 1 和微细颗粒的溶解度c 2间的关系为：（ ）。
（1）c 1 > c 2；（2）c 1 = c 2 ；（3）c 1 < c 2 ；（4）不能确定。
13、由两种不互溶的纯液体A 和B 相互接触形成两液相时，下面说法中最符合实际情况的是： （ ）（1）界面是一个界限分明的几何平面；（2 ）界面层有几个分子层的厚度，在界面层内，A 和B 两种物质的浓度沿垂直于界面方向连续递变；（3）界面层的厚度可达几个分子层，在界面层中，A 和B 两种物质的浓度处处都是均匀的。
14、下面属于水包油型乳状液（O/W 型）基本性质之一的是：（ ）。
（1）易于分散在油中； （2）有导电性 ； （3）无导电性。
15、下列各式中，不属于纯液体表面张力的定义式的是： （ ）；（1）p T A G ,⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂； (2) pT A H ,⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ ； (3) V T A F ,⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ 。
16、朗缪尔公式可描述为：（ ）。
（1）五类吸附等温线； （2）三类吸附等温线；（3）两类吸附等温线； （4）化学吸附等温线。
17、在一般情况下不考虑表面的存在对系统性质的影响是因为：（ ）（1）表面状态复杂；（2）表面不重要；（3）表面分子数比内部分子少的多，表面效应不明显；（4）表面分子与内部分子状态一样。
18、一定体积的水，在同温度下分散为大水滴与分散为小水滴时的两种状态相比较，性质保持不变的是 （ ）（1）饱和蒸气压 （2）表面能 （3）表面张力19、有机液体与水形成W/O 型还是O/W 型乳状液与乳化剂的HLB 值有关，一般是：（ ）(1) HLB 值大，易形成W/O 型 ；(2) HLB 值小，易形成O/W 型 ；(3) HLB 值大，易形成O/W 型 ；(4) HLB 值小，不易形成W/O 型 。
20、矿石浮选法的原理是根据表面活性剂的：（）(1) 乳化作用；(2) 增溶作用；(3) 去污作用；(4) 润湿作用。
21、胶束的出现标志着表面活性剂的：（）(1) 降低表面张力的作用下降；(2) 溶解已达到饱和；(3) 分子间作用超过它与溶剂的作用；(4) 分子远未排满溶液表面。
22、一个玻璃毛细管分别插入25℃和75℃的水中，则毛细管中的水在两不同温度水中上升的高度：（）(1) 相同；(2) 无法确定；(3) 25℃水中高于75℃水中；(4) 75℃水中高于25℃水中。
23、人工降雨是将微细晶粒喷撒在积雨云层中，目的是为了降雨提供（）（1）冷量；（2）湿度；（3）晶核；（4）温度。
24、在农药中通常都要加入一定量的表面活性物质, 如烷基苯磺酸盐, 其主要目的是：（）（1）增加农药的杀虫药性；（2）提高农药对植物表面的润湿能力；（3）防止农药挥发；25、对于一理想的平液面，下列物理量，何者为零（）（1）表面张力；（2）比表面；（3）比表面吉布斯函数；（4）附加压力。
26、硅胶吸附空气中的水蒸气，使空气干燥，是由于（）（1）硅胶孔太小，吸附的水蒸气难以离开；（2）硅胶与水形成氢键；（3）硅胶孔中水的饱和蒸气压大于正常情况水的饱和蒸气压；（4）硅胶孔中水的饱和蒸气压小于正常情况水的饱和蒸气压；27、若在固体表面发生某气体的单分子层吸附，则随着气体压力的不断增大，吸附量是（）（1）成比例增大；（2）逐渐减少；（3）恒定不变；（4）逐渐趋向饱和。
28、对于亲水性固体表面，其固、液间的接触角θ应（）（1）θ>90°；（2）θ=90°；（3）θ<90°；（4）θ=180°。
29、弗伦德利希吸附等温公式适用于（）（1）低压；（2）中压；（3）高压；（4）任何压力。
30、在干净、粗细均匀的U型玻璃毛细管中注入纯水，两侧液柱的高度相同，然后用微量注射器从右侧注入少量正丁醇水溶液，两侧液柱的高度将（）（1）相同；（2）左侧高于右侧；（3）左侧低于右侧；（4）无法确定。
31、在潮湿的空气中放置3根粗细不等的毛细管，其半径大小顺序为r1>r2>r3，则毛细管内水蒸气易于凝结的顺序是（）（1）1,2,3；（2）2,3,1；（3）3,2,1；（4）无法确定。
32、多孔固体表面易于吸附水蒸气，而不易吸附氧气、氮气，其主要原因是（）（1）水蒸气相对分子量比氧气、氮气小；（2）水蒸气分子极性比氧气、氮气大；（3）水蒸气的凝聚温度比氧气、氮气高；（4）水蒸气在空气中含量比氧气、氮气少。
33、水在某毛细管内上升的高度为h，若将此管垂直的向水深处插下，露在水面以上的高度为h/2,则（）（1）水会不断冒出；（2）水不流出，管内液面凸起；（3）水不流出，管内凹液面的曲率半径增大为原先的2倍；（4）水不流出，管内凹液面的曲率半径减小为原先的一半。
34、下列叙述不正确的是（）（1）农药中加入润湿剂可使γl/g和γl/s减少，药液在植物表面易于铺展；（2）防水布上涂表面活性剂使γg/s减少，水珠在其上不易铺展；（3）泡沫浮选法中捕集剂极性基吸附在矿石表面，非极性基向外易被吸附在泡沫上；（4）起泡剂的主要作用是增大液体表面张力。
35、下列对于物理吸附的描述，不正确的是（ ）（1）吸附力基于范德华力，吸附一般没有选择性；（2）吸附层可以是单分子层或多分子层；（3）吸附速率较快，吸附热较小；（4）吸附较稳定，不易解吸。
三、填空题1、通常液体的表面张力是指某液体与其 相接触，或者与 相接触时的界面张力。
2、临界状态下，由于 ，所以液体的表面张力为 。
3、一个球形液滴在定温下与其蒸汽成平衡时，液相压力P 1 气相压力P 2（选填>,=,<号）。
若液体表面张力为γ,球形液滴半径为r,则P 1－P 2= 。
4、表面活性剂按亲水基团的种类不同，可分为：⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽、⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽、⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽、⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽。