第九章 界面现象习题与解答

第九章界面现象-习题与解答

一.填空

1.下，把一半径的水珠分散成的小水

珠，则小水滴的数目为（）个。此过程系统=（）J。（已知20℃时，

2.同中液体，在一定温度下形成液滴，气泡和平面液体，对应的饱和蒸

气压分别为，和，若将三者按大小顺序排列应为（）。

3.将一玻璃毛细管垂直插入某液体中，若该液体对毛细管不润湿，则管内液面呈（），产生的附加压力的方向指向（），管内液面管外（）平液面。

4.在溶剂中加入某溶质B，能使该溶液的表面张力增大，则该溶质的表面浓度（）体相浓度，发生（），该溶质为表面（）物质。

5.液体的液滴愈小，饱和蒸气压愈（）;液体中的气泡愈小，气泡内的液体饱和蒸气压愈（）。

6.兰格缪尔单分子层吸附理论的基本假设是（）、（）、（）、（）。

7.由于界面效应引起的亚稳定状态有（）、（）、（）、（）。

8.物理吸附和化学吸附的本质区别是（）。

答案：

1. 2. 3.凸形;液体;低于4.低于;负吸附;惰性 5. 愈大;愈小 6.①固体表面是均匀的②吸附是单分子层的；③相邻吸附质分子间无作用力；④吸附与解吸达动态平衡；7.过冷液体；过热液体；过饱和蒸气；过饱和溶液

8.吸附剂与吸附质之间作用力不同

二.选择题

1.下面关于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度线段上的紧缩力。

B.σ是恒温，恒压下可以可逆的增加单元表面积所需的非体积功。

C.σ是在一定的温度，压力下，单位表面积中的分子所具有G i b b s函数值。

D.σ是恒温，恒压下增加单位表面所引起的系统G i b b s函数值。

2.在吸附过程中，以下热力学量的变化正确的是（）

A. B.

C. D.

3.某溶液中溶质B的浓度为（表面）（体相），证明（）

A. B.

C. D.

4.溶液的表面层对溶质发生吸附，当表面浓度<本体浓度，则（）

A.称为正吸附，与纯溶剂相比，溶液的表面张力σ降低。

B.称为无吸附，与纯溶剂相比，溶液的表面张力σ不变。

C.称为负吸附，与纯溶剂相比，溶液的表面张力σ升高。

D.称为负吸附，与纯溶剂相比，溶液的表面张力σ降低

5.等温等压下，将一定质量的水由一个大球分散为许多小水滴时，以下的物理量中保持不变的有（）

A.表面吉布斯函数

B.表面张力

C.液面上的附加压力

D.饱和蒸气压

6.水在玻璃毛细管中上升的高度反比于（）

A.空气的压力

B.毛细管半径

C.液体的表面张力

D.液体的粘度

7.下面关于表面活性剂的讨论，不正确的是（）

A.表面活性剂是能显著的降低水的表面张力的物质

B.表面活性剂都是由亲水的极性基与增水的非极性基组成

C.表面活性剂的浓度超过某一特定值后，将在溶液内部形成胶团

D.在水中加入表面活性剂时，吸附量

8.对弯液面所产生的附加压力（）

A.一定等于零

B.一定不等于零

C.一定大于零

D.一定小于零

9.对于物理吸附的描述中，那一条是不正确的（）

A.吸附力来源于范德华力，其吸附一般不具有选择性

B.吸附层可以是单分子层或者双分子层

C.吸附速率较小

D.吸附热较小

答案：

1.C,

2.A,

3.B,

4.C,

5.B,

6.B,

7.D,

8.B,

9.C

三、计算题

1. 在298K、101.325kPa 下，将直径为1μm的毛细管插入水中，问需在管内加多大压力才能

防止水面上升？若不加额外的压力，让水面上升，达平衡后管内液面上升多高？已知该温度下水的表面张力为0.072N•m-1，水的密度为1000kg•m-3，设接触角为0º。重力加速度为

g=9.8m•s-2。

2.泡压法测定丁醇水溶液的表面张力。20℃实测最大泡压力为0.4217 kPa，若用同一个毛细管，20℃时测的水的最大泡压力为0.5472 kPa，已知20℃时水的表面张力为72.75 mN·m-1，请计算丁醇溶液的表面张力。

解：设∆p1，∆p2，σ1，σ2分别为丁醇溶液及水的最大泡压力与表面张力。根据拉普拉斯公式及泡压法的原理可知：

（a）

（b）

因为实验使用同一根毛细管，r为定值，联立式（a）和式（b）得：

= 56.1 N·m -1

四.问答题

1.液体表面层中的分子受到的不对称力与液体的表面张力有何联系与区别？

答：液体表面层的分子与内部分子均受到分子之间力的作用，但受力的情况有所不同。在液体内部，分子的周围环境是对称的，分子间作用力彼此相互抵消。而表面层分子，由于物质在两相中的密度不同或两相的组成不同，使表面层分子受到一个指向液体内部的净作用力。这就是液体表面分子受到的不对称力。这个力力图将液体表面层分子拉向液体内部，使表面紧缩，这种收缩倾向在液面上处处在，因此将这种与表面相切并垂直作用于单位长度线段上的表面紧缩力称为表面张力，可见，表面层分子所受到的不对称力是分子间作用力，是短程的，微观的力，是表面层亿万分子受到不对称的分子间力作用后的宏观表现，其方向与液面相切。

2.有人说，在弯液面上取一小截面A B C，周界以外的表面对周界有表面张力的作用两者大小相等，方向相反，互相抵消了，怎么还会有附加压力呢?