第十章界面现象ppt课件.ppt

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1、我们身边的界面现象雨滴露珠曙光晚霞碧海蓝天我们身边的界面现象活性碳粉脱色；硅胶吸水、塑料防水；玻璃毛细管内水面上升、汞面下降；牛奶、豆浆成乳状液而稳定存在；肥皂、洗衣粉起泡去污；水过冷而不结冰、液体过热而不沸腾；溶液过饱和而不结晶；界面的特殊性界面是系统中的特殊部分界面层分子所处力场不对称§10.1界面张力在高度分散系统中界面效应不可忽视例：水滴分散成微小水滴表面积：3.1416cm2314.16m2分为1018个直径10nm直径1cm相差106倍界面是指两相接触的约几个分子厚度的过渡区，若其中一相为气体，这种界面通常称为表面。严格

2、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。1.表面和界面(surfaceandinterface)常见的界面（1）气-液界面（2）气-固界面（3）液-液界面（4）液-固界面（5）固-固界面2.界面现象的本质内部：F合=0界面：F合≠0单组分体系，同一物质在不同相中的密度不同;对于多组分体系,界面层的组成与任一相的组成均不相同。F表面有自动收缩到最小的趋势，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。界面张力：引起液面收缩的单位长度上的力，，单位

3、：N·m-1。3、界面张力f环dx设T、p一定，可逆地将CD边向右移动dx表面张力＝量纲：N·m－1DBClA4.表面功用外力F使皂膜面积增大dAs时，需克服表面张力作可逆表面功：：使液体增加单位表面时环境所需作的可逆功，单位：J·m-25.表面吉布斯函数恒温、恒压下的可逆非体积功等于系统的吉布斯函数变：界面张力、单位面积的表面功、单位面积的表面吉布斯函数三者物理意义不同，但数值和量纲是等同的，单位均可化为N·m-1：恒温恒压下，可逆增加单位表面时系统所增加的Gibbs函数。单位：J·m-26.界面张力的性质方向：影响因素：切线

4、方向，使液面紧缩物质的本性接触相温度压力、分散度一般随温度升高而减小。极限情况：T→Tc时，→0。分子间相互作用力越大，越大(金属)>(离子键)>(极性键)>(非极性键)(水-汞)=415mN·m-1；(水-苯)=35mN·m-1与边界垂直与界面相切7.考虑界面效应的热力学公式多组分体系恒T,p,nB,下积分下式：降低表面积降低界面张力液滴自动成球形固体、液体表面自动吸附其它物质§10.2弯曲表面下的附加压力与蒸气压★★弯曲表面下的附加压力1.在平面上2.在凸面上3.在凹面上Young-Laplace公式Kelvi

5、n公式1.弯曲液面的附加压力附加压力Δp=p内－p外pgΔpplplpgΔp方向：指向曲面的球心2.拉普拉斯(Laplace)方程dPΔp如果曲面是球形的可逆过程①该形式的Laplace公式适用于球形液面。②r越小，Δp越大；r越大，Δp越小。平液面r→∞，Δp→0，（并不是=0）③Δp永远指向球心。【问题1】用三通活塞连接两个玻管，各吹一个肥皂泡A、B，且有rA＞rB。旋转活塞使两气泡内气体连通，肥皂泡会发生什么变化?【问题2】为什么不存在形状不规则的液滴?3.毛细现象液体在毛细管中上升液体在毛细管中下降【思考题】由毛细

6、现象，有人设计出如右图的一种永动机∶在水槽中插入一根上端呈U形的玻璃毛细管，在毛细管上端下方放置一水轮。因水能润湿玻璃表面而在毛细管中上升，只要毛细管足够细，水上升的高度可超过h且因重力作用由B端滴下，推动涡轮转动，如此可以往覆不停。此设想能成功吗?4.开尔文公式（微小液滴的饱和蒸气压）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。定温下，1molKelvin公式比较饱和蒸气压：p凸>p平>p凹对凸面，r取正值，r越小，液滴的蒸汽压越高，或小颗粒的溶解度越大。对凹面，r取负值，r越小，小蒸汽泡中的蒸汽压越

7、低。5.亚稳态及新相生成系统分散度增大、粒径减小引起液滴和固体颗粒的饱和蒸气压大于普通液体、固体的情况，只有在粒径很小时才需要考虑。在蒸气冷凝、液体凝固和沸腾、溶液结晶等过程中，新相从无到有，最初尺寸极其微小，比表面积和表面吉布斯函数都很大，新相的产生非常困难，会出现一些特殊的状态——亚稳态。过热液体按照相平衡条件，应当沸腾而不沸腾的液体称为过热液体。ρghp大气压p消除：投入沸石等。常见的亚稳态过饱和蒸气OC：通常液体的饱和蒸气压曲线O´C´：微小液滴的饱和蒸气压曲线按照相平衡条件，应当凝结而未凝结的蒸气称为过饱和蒸气。应用：喷

8、洒微小AgI颗粒的人工降雨。pT正常TlgT小CC´AOO´p0人工降雨的原理？空中水蒸气压力<小水滴蒸汽压力（R’>0）加凝结核不降雨