本章内容 第一节表面吉布斯自由能和表面张力 第二节曲面的附加压力和蒸气压 第三节润湿和铺展 第四节溶液的表面吸附 第五节不溶性表面膜 第六节表面活性剂 第七节气体在固体表面上的吸附 第八节固体在溶液中的吸附
本章内容 第一节 表面吉布斯自由能和表面张力 第二节 曲面的附加压力和蒸气压 第三节 润湿和铺展 第四节 溶液的表面吸附 第五节 不溶性表面膜 第六节 表面活性剂 第七节 气体在固体表面上的吸附 第八节 固体在溶液中的吸附
引 界面( interface)表面( surface) 密切接触的两相之间的过度区(约几个分子的厚度)称为 界面,如果其中一相为气体,这种界面通常称为表面 ■界面现象 在界面发生的许多现象,如毛细现象、润湿作用、液 体过热、蒸气过饱和、吸附作用等 比表面 表示多相分散体系的分散程度,定义为:单位体积 (也有用单位质量的)的物质所具有的表面积
引言 ◼ 界面(interface) 表面(surface) 密切接触的两相之间的过度区(约几个分子的厚度)称为 界面,如果其中一相为气体,这种界面通常称为表面。 ◼ 界面现象 在界面发生的许多现象,如毛细现象、润湿作用、液 体过热、蒸气过饱和、吸附作用等。 ◼ 比表面 表示多相分散体系的分散程度,定义为:单位体积 (也有用单位质量的)的物质所具有的表面积
第一节表面吉布斯自由能和表面张力 表面功与表面吉布斯自由能 表面功: 在温度、压力和组成恒定时,可逆地使表面积增加dA 所需要对体系做的功5W=σdA 比表面吉布斯自由能: 在温度、压力和组成恒定时,可逆地增加单位表面积 时体系吉布斯自由能的增量。σ=(3G/3A)r,P ■广义地说,σ是在指定相应变数不变的条件下,每增 加单位表面积时,体系的U、H、F、G的增量。 有表面功时的热力学基本公式
第一节 表面吉布斯自由能和表面张力 一、表面功与表面吉布斯自由能 ◼ 表面功: 在温度、压力和组成恒定时,可逆地使表面积增加dA 所需要对体系做的功 -δW’= σ dA ◼ 比表面吉布斯自由能: 在温度、压力和组成恒定时,可逆地增加单位表面积 时体系吉布斯自由能的增量。 σ=(ЗG/ЗA)T,P ◼ 广义地说, σ是在指定相应变数不变的条件下,每增 加单位表面积时,体系的U、H、F、G的增量。 ◼ 有表面功时的热力学基本公式
有表面功时的热力学基本公式 du=Tas-Pav + 2uydng +odA a=T+VP+∑mn+oA dF=-Sdr-Pdv+ZudnE +odA B dG=-SdT+vdP +Eua dn,+odA aU aH OF aG OA S,y OA s, P, MB T, V, n OA.PMB
•有表面功时的热力学基本公式
表面张力( surface tension 沿着与表面相切的方向,垂直作用于单位长度相界面 上的表面收缩力
二、表面张力(surface tension) ◼ 沿着与表面相切的方向,垂直作用于单位长度相界面 上的表面收缩力
表面张力的推导 d g T, P 忑W dGT. P=o da 忑W'=dA 忑W'=FdⅩ FdX=odA=02|dⅩ 0=F/21 物理意义:对液体来说,比表面吉布斯自由能可看作 是垂直作用于单位长度液面上的力即表面张力,其单 位是Nm1 种液态物质的比表面吉布斯自由能与表面张力数值 完全相同,量纲也一致,但物理意义和单位不同 表面张力为强度性质
◼ 表面张力的推导 d G T,P = -δW’ d G T,P = σ dA -δW’ = σ dA -δW’ = F d X F d X= σ dA= σ2 l d X σ= F/ 2 l ◼ 物理意义:对液体来说,比表面吉布斯自由能可看作 是垂直作用于单位长度液面上的力即表面张力,其单 位是N m-1 ◼ 一种液态物质的比表面吉布斯自由能与表面张力数值 完全相同,量纲也一致,但物理意义和单位不同。 ◼ 表面张力为强度性质
第二节曲面的附加压力和蒸气压 、曲面的附加压力 由于表面张力的作用,在弯曲表面下的液体或气体与 在平面下情况不同 0 0 f fA·Bf A B f b f 二二二二 P+Ps P-Ps
第二节 曲面的附加压力和蒸气压 一、曲面的附加压力 ◼ 由于表面张力的作用,在弯曲表面下的液体或气体与 在平面下情况不同
杨一拉普拉斯公式是研究弯曲表面上附加压力的基本公式; 由此可知(1)液滴愈小,则所受附加压力愈大;(2)若液 滴是凹形,则R为负值,附加压力为负值,即凹液面下液体所 受到的压力比平面下要小。 自由液滴或气泡通常都呈球形形状不规则的液滴,在凸面处 附加压力指向液滴的内部,而凹面的部位则指向相反的方向, 这种不平衡的力,必将迫使液滴呈现球形。 毛细现象 把毛细管插入水中,在凹液面下液体所受到的压力小于平面 上液体所受的压力,水面上升。把毛细管插入汞中时,管内汞 面呈凸形,同理可以解释管内汞面下降的现象
◼ 杨-拉普拉斯公式是研究弯曲表面上附加压力的基本公式 ; 由此可知(1)液滴愈小,则所受附加压力愈大; (2)若液 滴是凹形,则R为负值,附加压力为负值,即凹液面下液体所 受到的压力比平面下要小。 ◼ 自由液滴或气泡通常都呈球形 形状不规则的液滴,在凸面处 附加压力指向液滴的内部,而凹面的部位则指向相反的方向, 这种不平衡的力,必将迫使液滴呈现球形。 ◼ 毛细现象 把毛细管插入水中,在凹液面下液体所受到的压力小于平面 上液体所受的压力,水面上升。把毛细管插入汞中时,管内汞 面呈凸形,同理可以解释管内汞面下降的现象