陕西师范火学精品课程……《物理化学》 V. = yda (12.1) 式中y是比例常数,它在数值上等地当T、p及组成恒定的条件下,增加单位表面积时所必体 系做的可逆非膨胀功。 由于δW1=dGn,所以上式又可以表示为 dA或 (12.2) dA 可以看出,y的物理意义是:在定温不定定压条件下,可逆地增加单位表面积引起体系吉布 斯自由能的增量。单位为Jm-2。y称为表面吉布斯自由能或比表面能 从另一个角度来考虑,如果观察到表面上处处存在着一种张力,称之为表面张力( surface tension)。它作用在表面的边界线上,垂直于边界线向着表面的中心并与表面相切,或者是作 用在液体表面上任一条线的两侧,垂直于该线,沿着液面拉向两侧。例如,把金属丝弯成U 形框架,放在肥皂膜,由于表面张力的作用,会肥可滑动的金属丝拉上去,一直到框架顶部 如在金属丝下面吊一重物W2,如果W2与可滑动金属丝的质量形之和(即W1+W2)与向上的 表面张力平衡时,金属丝就保持不同志滑动。在图12-2中,虽然肥皂膜很薄,但和分子的大 小相比,还具有一定的厚度,可以认为肥皂膜有一定的体积,在金属丝框架的正反两面具有 两个表面,所以表面张力在总长度为2的边界上作用,由于表面 上张力y的指垂直地作用于单位长度的表面边沿,并指向表面中 心的力,所以肥皂膜将金属丝向上拉的力(即等于向下的重力 吾王 (W1+W2)g)为 F=2 这里y称为表(界)面张力,其单位为Nm2,这是从另一角度图12-2表面张力示意图 来理解的(表面自由能的单位是Jm-2,由于J=Nm,所以γ的 单位也可表示为N·m-,N为牛顿,是力的单位,所以表面自由能也可以看作是垂直用于单 位长度相界面上的力即表面张力)。γ是物质的特性,并与所处的温度、压力、组成以及共同 存在的另一相的性质等均有关系。 、表面现象的热力学 以前我们讨论体系热力学函数变化的关系式时,都假定只有体积功。现在当考虑到有 第2页共22页陕西师范大学精品课程 …… 《物理化学》 第 2 页 共 22 页 2004-7-15 δWf = γdA （12.1） 式中γ 是比例常数，它在数值上等地当 T、p 及组成恒定的条件下，增加单位表面积时所必体 系做的可逆非膨胀功。 由于 Wf = dGT,p δ ，所以上式又可以表示为 dGT,p = γdA 或 T,p A G ( ) ∂ ∂ γ = (12.2) 可以看出， γ 的物理意义是：在定温不定定压条件下，可逆地增加单位表面积引起体系吉布 斯自由能的增量。单位为 2 J m− ⋅ 。γ 称为表面吉布斯自由能或比表面能。 从另一个角度来考虑，如果观察到表面上处处存在着一种张力，称之为表面张力（surface tension）。它作用在表面的边界线上，垂直于边界线向着表面的中心并与表面相切，或者是作 用在液体表面上任一条线的两侧，垂直于该线，沿着液面拉向两侧。例如，把金属丝弯成 U 形框架，放在肥皂膜，由于表面张力的作用，会肥可滑动的金属丝拉上去，一直到框架顶部， 如在金属丝下面吊一重物W2，如果W2与可滑动金属丝的质量W1之和（即W1 +W2）与向上的 表面张力平衡时，金属丝就保持不同志滑动。在图 12-2 中，虽然肥皂膜很薄，但和分子的大 小相比，还具有一定的厚度，可以认为肥皂膜有一定的体积，在金属丝框架的正反两面具有 两个表面，所以表面张力在总长度为2 的边界上作用，由于表面 上张力γ 的指垂直地作用于单位长度的表面边沿，并指向表面中 心的力，所以肥皂膜将金属丝向上拉的力（即等于向下的重力 （W1 +W2）g）为 F = 2γ 这里γ 称为表（界）面张力，其单位为 1 N m− ⋅ ，这是从另一角度 来理解的（表面自由能的单位是 2 J m− ⋅ ，由于J = N ⋅m ，所以γ 的 单位也可表示为 1 N m− ⋅ ，N 为牛顿，是力的单位，所以表面自由能也可以看作是垂直用于单 位长度相界面上的力即表面张力）。γ 是物质的特性，并与所处的温度、压力、组成以及共同 存在的另一相的性质等均有关系。 二、表面现象的热力学 以前我们讨论体系热力学函数变化的关系式时，都假定只有体积功。现在当考虑到有一 图 12-2 表面张力示意图