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第三章第三章 液体表面液体表面31表面张力和表面自由能表面张力和表面自由能 受到指向液体内部的液体分子的吸 引力，受到指向气相的气体分子的吸引力。表面的分子液相内部将一个分子移到表面层要克服这种分子间引力而做功，从而使系统的自由焓增加 气体方面的吸引力比液体方面小得多，因此气液表面的分子净受到指向液体内部并垂直于表面的引力 表面能 与液体表面特性有关，表面张力，N/m,反抗表面扩大的收缩力力F所作的功表面张力可理解为系统增加单位面积所作的可逆功，J/m2可理解为表面自由能，简称自由能3.2 表面张力的热力学定义纯物质组成的系统在可逆条件下生成单位表面时内能的变化为 系统的功包括膨胀功和表面功，即 表面张力的热力学定义表面张力的热力学定义：考虑了表面张力的热力学方程：经常是在恒温和恒压下研究表面性能为单位面积的自由焓,简称比表面自由焓，A为总表面积，则总表面自由焓为令对液体表面，单组分液体的表面张力等于比表面自由焓3.3 Laplace方程表面弯曲的液体在表面张力的作用下，表 面上承受着一定的附加压力 附加压力的方向总是指向曲率中心一边，且与曲率大小有关 球面球面设有一球形皂泡，半径为r，总面积为4r2。假如在附加压力p的作用下，半径减小了dr，表面能的变化为8rdr。当半径收缩dr时，压差所做的功为即即弯曲面为球面时的Laplace方程，可见：附加压力与表面张力成正比，与曲率半径成反比。任意曲面 压差所作的功平衡时，Laplace方程 3.4 液体表面张力的测定液体表面张力的测定 1 毛细管法毛细管法 液体能完全浸润管壁 液面呈凹月形 液体能完全不浸润管壁 液面呈凸月形 毛细管截面是圆周形，且管径不太大，并假定凹月面可近似看作半球形，此时不仅两个曲率半径相等，而且都等于毛细管半径r 压差p应等于毛细管内液柱的静压强为毛细常数，是液体的特性常数普遍的情况，接触角介于0180之间，弯曲面为球面2 最大气泡压力法最大气泡压力法 将一根毛细管插入待测液体中，缓缓通入惰性气体，使其在管端形成气泡逸出，如图所示 若测试中，毛细管下端在液面下的深度为t，则 3 滴重法滴重法 r毛细管半径，液体能润湿管端平面时为外径，不能润湿时为内径。4 吊环法吊环法5.吊板法吊板法 若液体与吊板之间存在接触角，则3.5 Kelvin公式压力改变对自由焓的影响为：液体自由焓变化也可用蒸汽压变化表示：假定曲面为球面，则当液相与气相平衡时即Kelvin公式，表明液滴的半径越小，其蒸汽压越大。过冷水过冷水：微小冰粒的化学位高过热液体过热液体：微小气泡承受很大的附加压力过饱和溶液：过饱和溶液：36 Gibbs吸附等温式吸附等温式361 溶液的表面张力溶液的表面张力第一种类型：表面张力随溶质浓度的增加几乎成直线关系上升，如强电解质的水溶液。第二种类型：稀溶液中比较明显地降低水溶液的表面张力，通常开始降低得较快，随着浓度增加，表面张力减小趋势减慢，如一些醇、醛、酮等有机物。第三种类型：加入少量这类物质可显著降低溶液的表面张力。一定浓度后表面张力不再有明显变化。如表面活性剂。362 Gibbs吸附等温式吸附等温式 Gibbs吸附等温式：溶液表面张力与溶液浓度关系的微分方程式。:表示单位面积上吸附溶质的过剩量，其单位是molcm2。它表示溶质的表面浓度和本体浓度之差。结束语当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的，所以不要放弃，坚持就是正确的。When You Do Your Best,Failure Is Great,So DonT Give Up,Stick To The End感谢聆听不足之处请大家批评指导Please Criticize And Guide The Shortcomings演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
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