合肥工业大学物理化学习题第十章界面现象合并 ppt课件

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表界面现象和吸附PPT课件

4. 弯曲液面上的饱和蒸气压
Kelvin公式： ln pr 2 M p0 RT r
意义：表示同种液体的液滴和平面液体( r →∞)的饱和蒸气压与其曲率半径的关系。
适用条件：温度、液体种类、密度和表面张力均不变。应用：人工降雨原理；暴沸现象
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液体沸腾时的过热现象
在 101.325 kPa、100℃的纯水中，离液面0．02 m的深处，存在半径为10nm 的小气泡，此温度下纯水的表面张力为 58.85mN·m－1，密度为 958.1kg·m－3，可算出：
4πr2σ= 3.47×10-5J
：将1g水分成半径为10－7 cm的小水滴时，小水滴的个数为
n
1
(4 r3 ) / 3
31 4 3.1416107
2.3871020
4πr2nσ=216 J
二者相差216J，即51.7cal
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dG = -SdT + VdP + σdA
• 复习一下物理化学里的热力学基本方程，麦克斯维关系式，导数关系。 • 看课本P10页公式1－10等。
3
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(b)气-固界面
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(c)液-液界面
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(d)液-固界面
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(e) 固-固界面
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(2) 界面现象
• 由于界面两侧的环境不同，因此表面层的分子与液体内的分子受力不同：
(1)液体内部分子的吸引力是对称的，各个方向的引力彼此抵销，总的受力效果是合力为零。
σT ＝σ0[1－K(T－T0)]

《界面现象和吸附》课件

《界面现象和吸附》PPT
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本课件将介绍界面现象和吸附的基本概念、影响因素、公式和应用案例。了
解界面现象和吸附，我们能更深入了解科学研究和应用的意义。
什么是界面现象？
1
定义
2
分类
3
影响因素
界面现象是指液体和固
界面现象可分为表面张
影响界面现象的因素包
体或两种不同液体之间
力现象和毛细现象。
括温度、表面特性和液
3
影响因素
影响吸附等温线的因素包括吸附剂和吸附物质的性质，以及温度和压力。
应用案例
1
界面现象在工业界
的应用
2
吸附现象在生物学
上的应用
3
基于界面现象和吸吸附现象在膜分离技术、
金属腐蚀和油水分离等
酶和抗体的纯化等方面
通过研究界面现象和吸
领域发挥着重要作用。
有广泛应用。
请参阅以下文献和网站链接，以了解更多关于界面现象和吸附的内容。
附特性，开发出具有特
殊功能的新材料，如吸
附剂和催化剂等。
结论
1
界面现象和吸附对科学研究和应用的意义
了解界面现象和吸附有助于深入研究材料性质、液体流动和分离技术等领域。
2
未来发展方向和挑战
继续探索界面现象和吸附的新现象、新机制和新材料，并解决实际应用中的问题。
参考文献
1
相关的文献资料与网站链接
的大小来计算。
吸附现象
1
定义
2
种类
3
影响因素
吸附现象是指分子或原
吸附现象可分为化学吸
影响吸附现象的因素包
子从气体或溶液中被吸
附和物理吸附。
括温度、压力和固体表

《天大考研资料物理化学》第十章表面现象

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5
§ 10.1 界面张力
1. 液体的表面张力
肥皂膜
l
无摩擦、
可自由活动
dx
F
若使膜维持不变，需在金属丝上加一力F，其大小与金
属丝长度 l 成正比，比例系数。因膜有两个表面，故有：
F2l
即： F/2l
：引起表面收缩的单位长精度选课上件p的pt 力，单位：N·m-1。 6
2.表面功
分为1018个
(直径1cm) 3.1416 cm2
(直径10nm) 314.16 m2
相差106倍
1g水的面积：～5×10-4m2 /g ～500m2 /g(10nm水滴)
与一般体系相比，小颗粒的分散体系有很大的表面积，它对体系性质的影响绝对不可忽略！
其分散度用比表面积表示——单位质量或单位体积的物质具有的表面积。
G As
T,p,N
γ：恒温恒压下，增加单位表面时系统所增加的Gibbs函数。单位：J·m-2。
三者物理意义不同，但数值和量纲一样，单位均可化为： N·m-1
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8
4.热力学公式
对一般多组分体系： G f(T ,p,n B ,n C )
当系统作表面功时，G 还是面积A的函数—— G f(T ,p ,A s,n B ,n C )
d G Sd V T d ds p Aμ B dB n
B
γ A G s T,B (p a ,) n A U s S,B V (a ,) n A H s S,B ( pa ,) n A A s T,B (V a),n
恒T、p、、恒组分下积分，有：
17
例: ① 当玻璃管插入汞中或水中：
↓
c．气体分子溶于液相

界面现象PPT课件

c．气体分子溶于液相 ↓
一般：p↑10atm, ↓1mN/m，例:
1atm 10atm
H2O = 72.8 mN/m H2O = 71.8 mN/m
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§10.2 弯曲液面的附加压力及其后果 1. 弯曲液面的附加压力——Laplace方程
pg
一般情况下，液体表面是水
pl
平的，水平液面下液体所受压力
即为外界压力。
Δp = p内－p外
弯曲液面的附加压力
14
球形液滴(凸液面)，附加压力为： p p 内 p 外 p l p g
液体中的气泡(凹液面)，附加压力:
p p 内 p 外 p g p l
这样定义的p总是一个正值，方向指向凹面曲率半径中心。
15
弯曲液面附加压力Δp 与液面曲率半径之间关系的推导：
当系统作表面功时，G 还是面积A的函数，若系统内只有一个相界面，且两相T、p相同，
G f( T ,p ,A s,n B ,n C )
d G S d T V d p B ( ) d n B ( ) d A s B
G U H A
A s T , p , n B ( ) A s S , V , n B ( ) A s S , p , n B ( ) A s T , V , n B ( )
：引起表面收缩的单位长度上的力，单位：N·m-1。
7
（2）表面功
当用外力F 使皂膜面积增大dA时，需克服表面张力作可逆表面功。
W F d x 2 ld x d A
即：
W r dAs
：使系统增加单位表面所需的可逆功，称为表面功。
单位：J·m-2。（IUPAC以此来定义表面张力）
8
分为1018个

物理化学第六版第十章界面现象课后思考题

物理化学第六版第十章界面现象课后思考题摘要：1.物理化学第六版第十章界面现象概述2.课后思考题解答正文：一、物理化学第六版第十章界面现象概述物理化学第六版第十章主要讲述了界面现象，这是物理化学中的一个重要内容。

界面现象是指两种或多种物质相互接触时，由于它们之间的相互作用力不同，会发生的一系列现象。

这些现象包括表面张力、接触角、界面电荷等。

本章主要通过讲述这些现象，使读者了解并掌握界面现象的基本概念和相关知识。

二、课后思考题解答1.问题一：请简述表面张力的概念及其产生原因。

答：表面张力是指液体分子之间的相互作用力。

当液体与气体接触时，液体表面层的分子受到气体分子的吸引，使液体表面层的分子间距大于液体内部分子间距，从而使液体表面形成一个收缩的趋势。

这种使液体表面有收缩趋势的力称为表面张力。

2.问题二：请解释接触角的概念，并举例说明。

答：接触角是指液体与固体接触时，液体与固体的界面形成的角度。

接触角可以用来判断液体与固体的亲水性或疏水性。

当接触角小于90°时，液体与固体呈亲水性；当接触角大于90°时，液体与固体呈疏水性。

例如，水滴在玻璃板上时，水滴与玻璃板接触角大于90°，说明水与玻璃呈疏水性。

3.问题三：请简述界面电荷的概念及其产生原因。

答：界面电荷是指在两种介质接触的界面上，由于介质的极性不同，会产生电荷分布的现象。

当两种介质接触时，如果它们的极性不同，就会在接触界面上产生正负电荷。

这些电荷称为界面电荷。

例如，当金属与非金属接触时，由于金属表面的电子与非金属表面的电子互相转移，会在接触界面上产生界面电荷。

通过以上解答，我们可以更好地理解物理化学第六版第十章界面现象的相关知识。

天大物理化学第五版第十章_界面现象

B
B ( )d n B ( ) d A
s
A G U H A s A s A s A s T , p ,n B ( ) S ,V , n B ( ) S , p ,n B ( ) T ,V , n B ( )
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弯曲液面附加压力Δp 与液面曲率半径之间关系的推导：水平分力相互平衡，垂直分力指向液体内部，其单位周长的垂直分力为cos 球缺底面圆周长为2r1 ，得垂直分力在圆周上的合力为： F=2r1 cos 因cos = r1/ r ，球缺底面面积为 r 12 ，故弯曲液面对于单位水平面上的附加压力 p 整理后得：
h 2 r g
17
当接触角0 < < 90o
r r1
cos
h
2 co s r g

9 0o , h 0 9 0o , h 0
液体在毛细管中上升液体在毛细管中下降
18
2. 微小液滴的饱和蒸汽压－kelven公式
足够长的时间
原因：
p 小水滴 p 大水滴
23
(4) 过饱和溶液溶液浓度已超过饱和液体，但仍未析出晶体的溶液称为过饱和溶液。
原因：小晶体为凸面, pr＞p ，表明分子从固相中逸出的倾向大，这造成它的浓度大，即溶解度大，由此产生过饱和现象。
由于小颗粒物质的表面特殊性，造成新相难以生成，
从而形成四种不稳定状态（亚稳态）：
——过饱和蒸气，过热液体，过冷液体，过饱和溶液
饱和蒸气压p*反比于液滴的曲率半径
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饱和蒸气压与液滴曲率半径关系的推导：
dn的微量液体转移到小液滴表面小液滴面积A：4r2 4(r+dr)2 面积的增量：dA = 8rdr

物理化学课件

把作用于单位边界线上的这种力称为表面
张力，用或表示。表面张力的单位是： N m1
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表面张力也可以这样来理解：
温度、压力和组成恒定时，可逆使表面积增加
dA所需要对系统作的非体积功，称为表面功。用公式
表示为：
W ' dAs
式中为比例系数，它在数值上等于当T，
p 及组成恒定的条件下，增加单位表面积时所必须
ln 1
p p0
p p0
代入上式，得
p 2 M p0 RTR'
这是Kelvin公式的简化式表明液滴越小，蒸气压越大
41
讨论：
1. 凸液面（小液滴）：ln pr 0 凸pr 液> 面p 上方的饱和蒸气压比平p 液面大；
2.凹液面（液中气泡）：pr < p 凹液面上方的饱和蒸气压比平液面小 •饱和蒸气压
根据多组分热力学的基本公式
dU TdS pdV BdnB U U S,V , nB
B
对需要考虑表面层的系统，在体积功之外，还要增加表面功，则基本公式为
dU TdS pdV dAs BdnB
B
U U S,V , As, nB
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表面热力学的基本公式
考虑了表面功的热力学基本公式为
克服附加压力ps所作的
功等于可逆增加表面积的 Gibbs自由能
psdV dAs
p0 ps
R'
30
psdV dAs
V 4 R'3
3
dV 4 R'2dR'
As 4 R'2 dAs 8 R'dR'
代入 psdV dAs
得
ps
2
R'

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A. 吸附为单分子层 C. 吸附为动态平衡
B. 吸附为多分子层 D. 吸附剂表面均匀
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5
G
1 比表面Gibbs函数的定义式为 _________A___T_,_p_,N_______.
2 引起各种过饱和现象(例如蒸气的过饱和, 液体的过冷或过热, 溶液的过饱和等)的原因是 _____生__成__的__新__相__是__高__度__分__散__的__, _表 _面__积__大__,_表__面__G__ib_b_s_函__数__大___ .
9 实践表明, 水磨米粉比干磨米粉细得多或省劲得多, 这是因
为 __湿__磨__产__生__的__新__表__面__是__粉__|水__界__面__,_干__磨__形__成__的__是__粉__|空__气__界_ 面,
5 在有机物溶液的分馏或蒸馏实验中, 常要往液体里加一些沸石, 其目的是: _使__微__小__气__泡__易__于__生__成__, _降__低__液__体__过__热__程__度__. __.
6 有两块玻璃板和两块石腊板当中均夹有水, 欲将两种板分开, _____玻_板璃会更费劲, 这是因为 ____水__能__润__湿__玻__璃__, _分__开__玻__璃__板时 _新__产__生__大__面__积__的__水__-_空__气__界__面__, _因__为__水__的__比__表__面__G_i_b_b_s_函__数__较__大__, _所__以__外__界__须__提__供__较__大__的__功__;_而__分__开__石__腊__板__时__水__因__不__能__润__湿__石__腊__ _而__自__动__缩__成__球__滴__,_新__产__生__的__水__的__表__面__小___ .
_________________________ .
8 上题中的变化将进行到 __两__泡__的__曲__率__半__径__相__等__为__止__,_此__时_ _小__泡__缩__至__玻__璃__管__口__处__,_其__曲__面__不__足__半__个__球__面__但__不__至__于__消__失___ .
8 气固相反应 CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g)已达平衡. 在其它条件不变情况下, 把CaCO3(s)的颗粒变得极小, 则平衡__B_.
A. 向左移动
B. 向右移动
C. 不移动
9 如图在毛细管中装入润湿性液体, 当在毛细管左端加热时, 则管内液体将 __B___.
A. 向左移动 C. 不发生移动
B. 向右移动 D. 来回移动
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加热
p2 T,
r
3
10 天空中有大小不等的小水滴, 在运动中, 这些水滴的变化趋势是__B___ .
A. 大水滴分散成小水滴, 半径趋于相等 B. 大水滴变大, 小水滴缩小至消失 C. 大小水滴的变化没有规律 D. 不会有什么变化
11 摩尔浓度相同的下列各物质的稀水溶液中, 含___A_的溶液表面张力最大, 而___B__是其中较好的表面活性剂.
sl
Bl .s新生微晶的蒸气压低 D. 相变热散失速度恒较快
6 为测定催化剂比表面, 常用低温N2吸附法, 此条件下N2在催化剂表面上是__A____.
A. 物理吸附 C. 发生毛细凝结
B. 单分子层吸附 D. 铺满单分子层的饱和吸附
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2
7 表面活性物质最重要的一个特征是____C___ . A. 表面张力大 B. 分子量很大, 易被吸附 C. 吉布斯吸附量为大的正值 D. 吉布斯吸附量为大的负值
A. 硫酸 B. 硬脂酸 C.甲酸 D. 苯甲酸
12 适宜于作油水型(O/W)乳化剂的HLB值的范围是___D_ ; 适宜作水油型(W/O)乳化剂的HLB值的范围是___A___ .
A. 2~6 B. 8~10 C. 6~12 D. 12~18
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4
13 微小晶体与普通毛施细加管的插最入大液压体力中为, 从_p毛_m_a细_x _管__p上_0_(大端__气吹__气_压_,_）由__下__g端_h_缓__2慢_r.
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6
4 已知某溶质溶于水后, 溶液表面张力与浓度c的关系为 = 0－aln(1 + bc), 其中0为纯水表面张力, a,b为常数, 则此溶液中溶质的表面超量与浓度c的关系为 __Γ___R__T_(a_1b_c_b_c_)_____ .
第十章、界面现象
1 液体在玻璃毛细管中是上升还是下降, 取决于该液体的什么性质? __B____
A. 粘度 B. 界面张力 C. 密度 2 纯组分系统的表面Gibbs函数值 __A__.
A. 大于零 B. 小于零 C. 等于零 3 表面张力与下述哪些因素无关? __B__
D. 不一定
A. 物质本身性质 B. 物质总表面积 C. 温度 D. 压力 E. 与此物质相接触的其它物质
A. 微小晶体的蒸气压较大 B. 微小晶体的熔点较低 C. 微小晶体的溶解度较大 D. 微小晶体的溶解度较小
14 固体表面上对某种气体发生单分子层吸附, 吸附量将随气体压力增大而 __C__ .
A. 成比例增加 C. 逐渐趋于饱和
B. 成倍增加 D. 恒定不变
15 BET公式区别于朗格缪尔公式的主要之处是 ___B_ .
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7
7 图示一带活塞的玻璃管两端分别
有一大一小的肥皂泡. 现将活塞打开,
若肥皂泡不会马上破裂, 将会出现 ___大_泡_变__大_,_小__泡_变__小___的现象, 这是因为 _小_泡_曲__率_半__径_较__小_,_泡_内__气_体__受_到__较_大__的_附__加_压___
力而向大泡迁移
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1
4 润湿角 < 90 的条件是 __D__ .
A. s > sl－ l C. sl > s + l cos
B. sl > s + l D. s > sl
g
5 纯液体实际凝固温度比正常凝< 9固0点低, 其原因是 ___A___.
A. C.
新生微晶的化学 s势高冷却速度不能无限慢