《物理化学》课程教学资源：第十章 界面现象

第十章 界面现象

第 十 章 界 面 现 象

实际生话中的一些表面现象 光滑玻璃上的微小汞滴自动呈球形 ●固体表面能自动地吸附其它物质 脱脂棉易于被水润湿 微小的液滴易于蒸发 几个概念 1.分散度( dispersity):用比表面积a表示 物质的表面积A与其质量m之比。 as=Am单位:m2kg1

实际生活中的一些表面现象 • 光滑玻璃上的微小汞滴自动呈球形 • 固体表面能自动地吸附其它物质 • 脱脂棉易于被水润湿 • 微小的液滴易于蒸发 几 个 概 念 物质的表面积As与其质量m之比。 1. 分散度(dispersity)：用比表面积as表示 aS=As /m 单位：m2 · kg -1

对于一定量物质,颗粒分割的愈小 系统的as就愈高,往往产生明显的 表面效应。 2.界面 Interface)、表面rce) 界面:即两相的接触面。 存在于两相之间的厚度约为几个 分子大小的一薄层,称为~ 如:lg、S、S-l、l-l、SS 表面:常把与气体接触的界面为表面。 如

• 对于一定量物质，颗粒分割的愈小， 系统的aS就愈高，往往产生明显的 表面效应。 2. 界面(interface)、表面(surface) 即两相的接触面。 存在于两相之间的厚度约为几个 分子大小的一薄层，称为~ 。 界面： 如： l-g、S-g、S-l、l-l、S-S 表面：常把与气体接触的界面为表面。 如： l-g、S-g

510.1界面张力( surface tension) 1.表面张力、表面功及表面吉布斯函数 体相分子 ○O 合力为零,故液体 内部的分子,可以 蒸气O。O先规则地运动而不 消耗功。 表面层分子 奶力场不对称的 环境之中,表面层中 液体不二不二-的分子恒受到指向液 体内部的拉力

§10.1 界面张力 (surface tension) 1. 表面张力、表面功及表面吉布斯函数 1 2 3 4 液体 5 蒸气 体相分子： 合力为零，故液体 内部的分子，可以 无规则地运动而不 消耗功。 表面层分子： 处于力场不对称的 环境之中，表面层中 的分子恒受到指向液 体内部的拉力

表现出液体表面有自动收缩的趋势 表面张力 沿着液体表面, 垂直作用于单位 长度上的紧缩力 m g 表面层分子符号 y 方向:对于平液面应沿着液面而与 液面平行。 对于弯曲液面应与液面相切

mg 表面张力： 表现出液体表面有自动收缩的趋势 表面层分子 mg 沿着液体表面， 垂直作用于单位 长度上的紧缩力。 符号：  沿着液面而与 液面平行。 应与液面相切。 方向：对于平液面应 对于弯曲液面

a=F/21表面张力 F(环)=2ly 所做的非体积功 oW.=Fax 2yldx= ydA by=8W /dA 恒7、恒、可逆时δW"=dn,G=ydA c.y=(G/OA4),表面吉布斯函数 增加液体的单位表面时,系统所增 加的吉布斯函数

l  x F(环) = 2 l  所做的非体积功： G A T , p  = ( /  ) 增加液体的单位表面时， 系统所增 加的吉布斯函数。 c. -表面吉布斯函数 a.  = F / 2l —表面张力 s r ldx dA W Fdx =  =   = 2 ′ b. Wr dAs  =  / ′ Wr dT p G dAs  = =  恒T、恒p、可逆时 , ′

G表面)=4 drpG表面)=l4+Ady 恒T、恒下 1.dy=0时,自发进行的趋向是A 现象:自动收缩 2.dA=0时,自发进行的趋向是y 2热力学公式现象:吸附 热力学第一定律:U=8Q+8W+8W 用于封闭系统的可逆过程 du=Tas- pdv +ow

G(表面) = As dT,PG(表面) = dAs + Asd 自发进行的趋向是As 恒T、 恒p下 1. d = 0时， 2. dAs= 0时，自发进行的趋向是 现象：吸附 热力学第一定律： dU = Q + W + W ` 用于封闭系统的可逆过程： dU = TdS − pdV + W ` 现象：自动收缩 2.热力学公式

用于做开系统的可逆过程 f(S、、As、n1、n2、…) 得:lU=Ts-p+∑∑H(dna+ylA B 同理雅H=T4+V4+∑∑Hoh(+yA B d4=-S7-p+∑∑H dn +ydA B(0)B(0) B dG=-ST+V4p+∑∑ ubia dn B(on t yd4 进一步可得:aB OG aU 0A oH OA OA aA OA T, P, n B(a) S,, B(a TV,n B(a) S, P,nB(ar

用于敞开系统的可逆过程： U= f (S、V、As、n1、n2、  ) 得：     = − +  +  B dU TdS pdV B( ) dnB( ) dAs     = − + +  +  B B B s dG SdT Vdp ( ) dn ( ) dA     = − − +  +  B dA SdT pdV B( ) dnB( ) dAs B B s B dH = TdS +Vdp+   dn  + dA  同理：  ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) , , , , , , , ,               =           =           =            = B B B nB S p n s S V n s T V n s T p s A H A A A U A G 进一步可得：

3影响界面张力的因素 (1)分子间力的影响 a:与物质的本性有关 液体或固体中的分子间的相互作用力 和化学键力越大,表面张力越大。 般:y(金属鍵)>y(离子键) >y(极性共价键)>y(非极性共价键) b:与接触相的性质有关 般液液界面张力介于 该两种液体表面张力之间

3. 影响界面张力的因素 （1）分子间力的影响 液体或固体中的分子间的相互作用力 和化学键力越大，表面张力越大。 一般： (金属键)   (离子键)   (极性共价键)   (非极性共价键) a：与物质的本性有关 b：与接触相的性质有关 一般液—液界面张力介于 该两种液体表面张力之间

(2)温度对界面张力的影响 T↑;分子间距离↑ 分子间相互作用!;y↓ (3)压力的影响 般py ◆气相浓度增大, ◆更多的气体分子被液面吸附 ◆气体在液体中的溶解度增大 (4)y(固态物质)>y(液态物质)

（2）温度对界面张力的影响 T ； ； 分子间相互作用 ； （3）压力的影响 分子间距离 一般p   气相浓度增大，  更多的气体分子被液面吸附  气体在液体中的溶解度增大 （4）  (固态物质)   (液态物质)