考研物理化学课件 (4)解析
物理化学简明教程第四版.ppt
热力学第二定律
• 以上强调“要实现这两个过程不留下影响是不可能的.” 这是热 力学第二定律的精粹.
• 与热力学第一定律一样，热力学第二定律是人类经验的总结， 是从无数的实际过程中抽象出的基本规律，是在实践中检验的 真理。
• 它指出一切过程都有方向性，自然界的发展是单向、不可逆的。 • 第二定律是高度可靠的. 至今未发现任何一件宏观事件违背了热 力学第二定律.
卡诺循环
• 热机是将热能转变为功的一种机械。 • 一般的热机均在两个不同温度的热源之间工作 (与水轮机工作原 理类似), 热机从高温热源吸取热量, 但此热量不可能全部转化为 功, 只能一部分转化为功, 而另一部分则成为废热传给了低温热 源。 • 常见的热机如 : 蒸气机、汽轮机、燃气轮机、柴油机、汽油机 等.
1824年，法国工程师Carnot（卡诺）上场。 卡诺:Carnot,1796~1832
卡诺循环
• 卡诺设计了一种理想热机－卡诺热机 , 此热机在高温热源和低 温热源间工作, 其工作介质是理想气体。 • 整个循环过程均不存在摩擦力 , 卡诺热机的循环由两个绝热可 逆过程和两个等温可逆过程组成——卡诺循环。
热力学第二定律
不可能把热从低 温物体传到高温 物体，而不引起 其它变化
只要满足能量守恒的过程就一定能实现吗？
功热转换 自由膨胀过程
A m
B
真空
自然界发生的过程总是自动地向一个方向进行，而不会自动向 相反方向进行。 热力学第二定律的任务就是要说明热力学过程的方向性。
自发变化的共同特征
从实践中可以看出，自然过程有一定的规律性：如水往低处流， 气体自高压处向低压处流动，物质自高浓度处向低浓度处扩散， 在光照射下，氢气和氯气自动地化合成氯化氢……。 把在自然界中不需借助外力就能自动进行的过程，称为“自发 过程”或“自然过程”。 而需借助外力才能进行的过程，称为 " 非自发过程 " 或 " 非自然 过程"。
物理化学简明教程第四版课件07-4-PPT文档资料
B
看书P118例题2.3
例题
有人认为经常到游泳池游泳的人中，吸烟者更容易受 到有毒化合物碳酰氯的毒害，因为游泳池水面上的氯 气与吸烟者肺部的一氧化碳结合将生成碳酰氯。现假 设某游泳池水中氯气的溶解度为10-6（摩尔分数），吸 烟者肺部的一氧化碳分压为0.1Pa，问吸烟者肺部碳 酰氯的分压能否达到危险限度0.01Pa。已知氯气的亨 利常数为105Pa ，一氧化碳和碳酰氯的标准摩尔生成 自由能分别为 1 3 7 .1 7 k J m o l - 1 和 2 1 0 .5 0 k J m o l 1
化学平衡是动态平衡。
§4.1 化学反应的方向和限度
2. 反应系统的吉布斯自由能
以理想气体反应为例
A
B
A
t=0 1mol
0
1
G *nA G m *,AnB G m *,B
(1)* AB *
* A(B ** A) 0
B
1
2. 反应系统的吉布斯自由能
Gmix nRT xi ln xi
A
i
R n A l T x n A n B lx n B
△rGm其值决定于T、P及各物质的活度a，是决 定反应方向的物理量。
rGm BB
rG m(T)RlTnK
△rGmθ（T） 其仅与T有关，是决定反应限度 的物理量。
特别注意：在讨论化学平衡时，△rGmθ（T）与平衡 常数相联系，而△rGm则和化学反应 的方向相联系。
§4.2 反应的基本吉布斯自由能变化
令PG P g PH P h K PA P a PB P b
称标准平衡常数，只是温度的函数，无量纲
令 gG h H a A b B rG m
考研物理化学知识点详解
考研物理化学知识点详解物理化学是研究物质性质和变化规律的科学，准备考研物理化学需要系统地掌握一定量的知识点。
本文将详细解析考研物理化学的一些重要知识点，帮助考生更好地准备考试。
1. 原子结构原子结构是物理化学的基础，包括原子的组成和结构。
原子由质子、中子和电子组成，其中质子和中子位于原子核中，电子以轨道的形式分布在核外。
原子的电子结构决定了元素的性质和化学行为。
考生需要掌握元素周期表的排列规律，了解电子能级和电子排布规则。
2. 化学键化学键是原子之间的相互作用，决定了物质的结构和性质。
主要有离子键、共价键和金属键等。
离子键是由带正电荷的阳离子和带负电荷的阴离子之间的吸引力形成的。
共价键是通过两个原子间共享电子而形成的，可以形成分子。
金属键是由金属中自由移动的电子形成的，使金属具有良好的导电性和导热性。
3. 化学反应动力学化学反应动力学研究反应速率和机理。
反应速率受到反应物浓度、温度、催化剂等因素的影响。
考生需要了解反应速率方程和速率常数的计算方法，掌握反应级数和反应速率与浓度的关系。
此外，还需要了解催化剂对反应速率的影响和作用机制。
4. 平衡化学平衡化学研究反应达到动态平衡时的条件和性质。
考生需要掌握平衡常数的计算方法，了解平衡常数与反应条件的关系。
同时，需要了解化学平衡原理和平衡常数与反应热力学的关系。
5. 热力学热力学研究物质的能量转化和热力学性质。
考生需要了解热力学基本定律，包括能量守恒定律、熵增定律和自由能变化定律。
此外，还需要了解焓、熵、自由能等热力学函数的计算方法，了解它们与化学反应的关系。
6. 电化学电化学研究化学与电能之间的相互转化和相关现象。
考生需要掌握电解质溶液的电导性、电解过程的倒数规律和电动势等基本概念。
此外，还需要了解电化学反应中的原理和相关方程式，包括伏安定律、纳氏方程和电极电位。
7. 配位化学配位化学研究中心原子或离子与配位体之间的相互作用和复合物的性质。
考生需要了解配位键和配合物的形成原理，了解常见的配位数和几何构型。
《物理化学第4版》第四章4-4 理想液态混合物和理想稀溶液组分的化学势ppt课件
17
由相平衡条件，得 μΒ (l) = μΒ ( g) ①
设蒸气为理想气体
μΒ( g) = μΒ( g ,T) + RTln(pB /p ) ② 理想稀溶液,溶质 B 遵守亨利定律 pB = kx,B xB （ xB0 严格成立） ③
② ③代入①，得
18
B(l) B(g,T) RT ln(kx,B / p) RT ln xB
(2)无混合热效应，即
mixH = 0 ；
(3)混合过程为熵增大的过程，
即 mixS =-RnBlnxB> 0 ；
(4)混合过程可自发进行，是吉布斯函数减少的
过程，即 mixG =RTnBlnxB < 0。
14
三、理想稀溶液中组分的化学势
理想稀溶液的定义：溶剂 A 遵守拉乌 尔定律，溶质 B 遵守亨利定律的稀薄 溶液称为理想稀溶液。
分的分子间作用力相同，可表示为：
fAA=fBB=fAB （2）理想液态混合物中各组分的分
子体积大小几乎相同，可表示为：
VA=VB
6
2 、用拉乌尔定律定义理想液态混合物：
任一组分B在全部组成范围内 (xB=0xB=1)都严格遵守拉乌尔定律， 即pB=pB*xB的混合物称为理想液态混合 物。
7
3、 任一组分B的化学势：
当p p 时, 忽略积分项
B* (l,T , p) B(l,T , p) B(l,T )
所以
B
(l)
B
(l,T
)
RT
ln
xB
11
写为
B
(l)
B
(l)
RT
ln
xB
（0< xB<1）
物理化学电子教案—第四章
响，用（2）式表示，（2）式中 是标准态化学势。
•由于液体体积受压力影响较小，通常忽略积分项，得：
•这就是液体混合物中任一组分化学势的表示式，也 可以作为液体混合物的热力学定义：即任一组分的化
学势可以用该式表示的溶液称为液体混合物。
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物理化学电子教案—第四章
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物理化学电子教案—第四章
单组分体系的摩尔热力学函数值
•摩尔焓（molar enthalpy） •摩尔熵（molar entropy） •摩尔Helmholz自由能（molar Helmholz free energy）
•摩尔Gibbs 自由能（molar Gibbs free energy）
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物理化学电子教案—第四章
4.2 溶液组成的表示法
•2.质量摩尔浓度mB（molality）
• 溶质B的物质的量与溶剂A的质量之比称为
溶质B的质量摩尔浓度，单位是
。这个
表示方法的优点是可以用准确的称重法来配制溶
液，不受温度影响，电化学中用的很多。
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• 例如：体系只有两个组分，其物质的量和偏摩尔 体积分别为 和 ，则体系的总体积为：
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物理化学电子教案—第四章
偏摩尔量的集合公式
•写成一般式有：
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物理化学电子教案—第四章
Gibbs-Duhem公式
• 如果在溶液中不按比例地添加各组分，则溶液浓 度会发生改变，这时各组分的物质的量和偏摩尔量均 会改变。
《物理化学第4版》第四章4-3 拉乌尔定律和亨利定律ppt课件
亨利定律只适用于平衡系统； 对于公式中的 k[%],B 冶金系统广泛应用， 我们称之为百分之一亨利系数。但是，冶 金行业仍称之为亨利系数。
13
三、 拉乌尔定律和亨利定律的应用 1、应用拉乌尔定律测定溶剂的相对蒸 气压下降 2、利用亨利定律求难溶气体的溶解度
3、计算挥发性溶质在平衡气相的组成
14
1、文字叙述：定温下,稀溶液中溶剂的蒸 气压pA等于纯溶剂的蒸气压pA*乘以溶液中 溶剂的摩尔分数xA。 2、数学表达式：
pA pA* xA
2
（1）式中的各量均指平衡状态下的性 质； （2）适用于稀溶液中的溶剂，xA1时 严格适用；一般而言，溶液愈稀愈接近 实际（分压）。
3
（3）对于双组分系统, xA =1 -xB, 则 pA= pA* xA= pA*(1-xB)
1、文字叙述：一定温度 下，微溶气体B在溶液中 的平衡组成xB与该气体在 气相中的平衡分压pB成正 比。即亨利定律。
pB g xB l
7
2、数学表达式:
pB=kx,BxB
式中, xB是挥发性溶质(即所溶解的气 体B) 在溶液中的摩尔分数. pB是平衡时液面上该气体的分压. kx,B 溶质组成用摩尔分数表示时的 亨利系数. 是一个常数,其数值与T、p 及溶剂、溶质的性质有关.
§4-3 拉乌尔定律和亨利定律
研究溶液中组分的热力学, 如化学 势,采用的基本方法仍然是研究与液相 组分呈平衡的气体的化学势. 因此,必须 知道液相组成与平衡气相分压有何关 系？这一关系由两个经验定律来描述.
1
一、拉乌尔定律
（法国化学家F.M.Raoult)
在溶剂中加入非挥发性溶质后,溶剂的 蒸气压降低, 1887年发表了定量关系.
bB (40
化学资源
一、网址类，主要包括一些虫友推荐的学化学常用的网址，也包括一些学校的网络课程资源：最全的化学网站厦门大学理科化学系列网络课程建立一个类似hao123的化学网址之家，建设完善中.....分享科研动态与无机化学资源网博士最应该去的10大优秀网站物质性质查询网站汇总图谱数据库一个可以查化学实验常用数据的网站（学化学的错过了可惜）很不错的化学门户网站比较全的化学化工资源北京化工大学物理化学网上精品课推荐可以搜索下载原版外文书的几个网站推荐一个网页：很多期刊的链接一个不错的综述网站二、书刊类，中英文的，包括教材和辅导书，工具书等：1、物理化学：傅献彩《物理化学》（第五版）电子书+课件《物理化学》—傅献彩全上下册《物理化学》天大第二版+第四版分享胡英版《物理化学》《物理化学词典》分享《表面活性剂物理化学》《表面物理化学》W.Adamson和Alice P. Gast合著的中文翻译版《吸附、比表面积与孔隙率》中英文的共同分享《界面及胶体化学》一共六本《表面活性剂作用原理》《计算物理化学》天津大学《物理化学》第四版习题解答【经典物化教材配套解答】《物理化学教学与学习指南》—胡英院士《物理化学》(第四版)配套习题解答《物理化学重点热点导引与解题训练》（傅玉普编写）《物理化学学习指导》沈文霞等编《物理化学解题思路和方法》《物理化学解题指导》—黄绿书《Algebraic Theory of Molecules (Topics in Physical Chemistry Series)》《Instant Notes in Physical Chemistry》《Physical Chemistry-8th By Peter Atkins》djvu格式Springer新书《Physical Chemistry in Depth》《Physicochemical calculations》2、无机化学《21世纪的无机化学》《高等无机化学》《高等无机化学》[美]F.A.科顿著《高等无机化学》中国科学技术大学—郑化桂《高等无机化学》华东理工的《高等无机化学》[英]R.B.赫斯洛普K.琼斯著《无机化学》武汉大学、吉林大学第三版下载经典版本《无机化学》【北师大等校合编第四版】上下册全电子版《无机化学》经典习题答案两套【北师、华师、南师&武大、吉大】《无机化学习题》中科大张祖德【附答案】《无机化学》英文原版书籍免费下载《Advanced Inorganic Chemistry》Third Edition《Advances in Inorganic Chemistry》Volume 61Inorganic Chemistry 1962-2008《Inorganic synthesis》（无机合成经典书籍）《N4-Macrocyclic Metal Complexes》Springer book 《Nomenclature of Inorganic Chemistry: Recommendations》3、手册词典：《常用化学反应速查手册》《化学化工实验师手册》珍藏版下载《兰氏化学手册》（电子版，可检索）《物理化学词典》分享《无机化合物合成手册》全三卷(新增链接)《现代化学试剂手册》全六册《现代化学手册》书籍分享《蓄电池手册》《中国大百科全书-化学》《Encyclopedia of Chemical Physics and Physical Chemistry》pdf 《Handbook of Inorganic Electrochromic Materials》《Handbook of Surface and Colloid Chemistry》3rd EdCRC《Handbook of Chemistry and Physics》89th EditionCRC《Handbook of Chemistry and Physics 》(2007)4、合辑类：史上最全化学类资源和丛书化学资源大放送，如果您认为对你有用，那就给点支持，资源有点长83本经典英文化学书籍免费下载光化学、电致、光致发光书籍及ChemicalReview专刊中英文经典《Advanced Organic Chemistry》书籍大全—8本书籍共享【亲自整理30多本】5、其它中文书籍：《第十三届亚洲化学大会论文摘要集》《最为详尽的实验室无水无氧操作》《现代仪器分析方法》华东理工大学《化学热力学基础》《化学动力学基础》《基础元素化学》PDF下载格林伍德经典《元素化学》，英文版+中文版，识货的进！《量子化学》陈光巨，黄元河主编高清晰版《量子化学》中文译本[美]IRAN.LEVINE《量子化学—基本原理和从头计算法题解》两本电子书共享《普通化学原理（第二版）》《生物化学技术原理及其应用》第三版《海洋涂料与涂装技术》武汉科大《有机化学基础实验》pdf《计算机在化学中的应用》《群论基础及其化学作用》《分子对称性群》《化学哲学》National geographic《爱情是化学作用》(英文版)分享最新一期《科学美国人》好东西不容错过自然-化学（Natural Chemistry）电子杂志（每月更新，配图）6、其它英文书籍：《Adaptronics and Smart Structures》《Adaption of Simulated Annealing to Chemical Optimization Problems》《Advanced Chemistry of Monolayers at Interfaces》Volume 14《Anion Receptor Chemistry》《Bioinorganic Vanadium Chemistry》《Boronic Acids》—Google口碑不错，科研助手：硼酸《Careers in Science and Engineering A Student Planning》做科研不读后悔的书《Characterization and Chemical Modification of the Silica Surface》《Chemically Reacting Flow: Theory and Practice》《Chemistry and Chemical Reactivity》6th Ed《Chemistry of Heterocyclic Compounds》Volumes1-42Chemistry: The Impure Science《Container Molecules (Monographs in Supramolecular Chemistry)》《Controlled Assembly and Modification of Inorganic Systems》吴新涛院士《Cyanide in Water and Soil: Chemistry, Risk, and Management》《Data Analysis for Chemistry》《Electrochemical Sensor Analysi》Volume 49全书下载《Encyclopedia of the Elements》《Formulation Technology: Emulsions, Suspensions, Solid Forms》《Future of Glycerol: New Usages for a Versatile Raw Material》(RSC新书) 《High Pressure Chemistry: Synthetic, Mechanistic, and Supercritical Applications》《High Pressure Effects in Biophysics and Enzymology》《High Pressure Geochemistry & Mineral Physics》Volume 9《Hydrogen Energy: Challenges and Prospects》(RSC Energy Series) 《Inorganic Synthesis》《Nitrides with Nonpolar Surfaces: Growth, Properties, and Devices》《Particles in water: properties and processes》《Polyoxometalate Chemistry: From Topology via Self-Assembly to Applications》《Practical Skills in Chemistry》《Photoacoustic Infrared Spectroscopy》《Reactive Hydrocarbons in the Atmosphere》《The Mathematics of Diffusion》《The Public Image Of Chemistry》《Why Carbon Fuels Will Dominate the 21st Century Energy Economy》《Write Like a Chemist: A Guide and Resource》三、课件类：中科大物理化学课件天津大学物理化学第五版课件PPT物理化学之电解质理论印永嘉第四版的简明物理化学教程PPT物理化学课件PDF版本-华东理工国家精品课程大学物理化学全套课件《表面活性剂应用大全》分享《界面化学课件》北京大学无机化学课件PPT无机合成与制备化学PPT《高等无机化学》吉林大学无机研究生课件朱文祥《配位化学》—2009年春季学期在中科院任教时用的课件《配位化学》课件《配位化学》课件—哈尔滨工程大学《配位化学》讲义—超分子的基础之一南京大学《配位化学》课件有机化合物的命名超级经典课件《表面现象与分散系统》课件结构化学课件五大化学课件（整理版）化学信息学经典课件美国顶级化学家Laisheng Wang 课件四、考试资源类:武汉大学物理化学历年真题（2000-2007）09年中科院物理化学（甲）清晰版中科院2008年物理化学试题（甲）物理化学经典题目物理化学考研课件pdf格式厦门大学2005年物理化学课考研重点笔记扬州大学物理化学考研吉林大学物化习题集物理化学考研复习指南(pdf版)下载物化急感，助你学物化物理化学思考题答案——傅献彩物理化学习题及答案北航物理化学本科生基础考试题南开大学2000年分析化学考研试题综合化学—中山大学2006年硕士研究生入学考试试题1995复旦大学有机试题及答案无机化学精品教案和习题全国第五届化学实验竞赛笔试试题及答案五、视频资源类，包括仪器操作和教学视频等：物理化学实验常用仪器操作教学视频无机几个基本实验视频操作石油大学的物理化学视频教程化学实验基本仪器操作视频清华大学朱文涛教授物理化学视频下载大学化学化工基本实验操作视频指南（非常齐全）麻省理工学院MIT【化学热力学&动力学】全套视频课程迅雷下载六、其它资源，主要是一些包含上面两种以上的资源，致使不好分类的：我的namipan空间有大量珍贵资源，欢迎大家取用科技英语写作（南开大学化学院）最权威的Plackett-Burman实验问答实验室的化学安全与注意事项+实验室常用溶液配制化学实验室仪器操作规程无机化学网上课程收集(几十个学校,课件和视频免费看和下载)中科院的一个FTP电负性元素周期表元素周期表的小软件真空手套箱资料实验室最危险的17种物质实验室安全知识和健康保护实验室安全知识和健康保护课件实验室致癌物质和诱发畸变物质实验安全血的教训四氟乙烯的毒性和致癌性2009化综类中文期刊目录化学词汇中英对照=非常全纯物质化学性质查询软件、粒径分布计算oringin说明书Mestrec4999使用教程湖北大学版化学专业英语命名攻略各种玻璃及常用仪器图（包括一些分子结构图）共379幅（无重复。
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§1.1 热力学的研究对象
局限性：
不知道反应的机理、速率和微观性 质，只讲可能性，不讲现实性。
第6页/共85页
§1.2 几个基本概念
（1）体系和环境
体系（System）
被划定的研究对象，亦称为物 系或系统。
环境（surroundings）
体系以外并与体系有相互作用 的部分。
第7页/共85页
T1 T2 T环 p1 p2 p环
dV 0
（4）绝热过程
Q0
（5）环状过程
dU 0
第17页/共85页
§1.2 几个基本概念
（4）热力学平衡
体系的诸性质不随时间而改变时的状态。它同时包 括四个平衡：
热平衡（thermal equilibrium） 机械平衡（mechanical equilibrium） 相平衡（phase equilibrium） 化学平衡（chemical equilibrium ）
第18页/共85页
§1.3 能量守恒——热力学第一定律 1 热和功的概念
热（heat）:系统与环境之间因温差而传递的能量 称为热，用符号Q 表示。
Q的取号：
系统吸热，Q>0
系统放热，Q<0
热的本质是分子无规则运动强度的一种体现
计算热一定要与系统与环境之间发生热交换 的过程联系在一起，系统内部的能量交换不可能 是热。
水浴温度没有变化，即Q=0； 由于体系是自由膨胀，所以体系 没有对外做功，W=0；根据热力 学第一定律得该过程的
U 0
第38页/共85页
从Gay-Lussac-Joule 实验得到： 理想气体在自由膨胀中温度不变，热力学能不变 理想气体的热力学能和焓仅是温度的函数
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7.0 界面性质研究的内容和方法
7.0.1 界面层及分散度 1. 界面层/界面：
两相之间几个分子厚的一薄层。固－气及液－气 界面亦称为表面。
液体表面层分子受
到一个指向液体内部的
蒸气
f 0 拉力F
·液体表面有自动收
缩的趋势；
液体
f=0
·界面层分子有与外
图 界面层分子与体相分子所处状态不同 来分子结合的趋势。 2
该温度下半径r=10-8m的小水滴所需承受的附加压力。
解：对于球形液滴，曲率半径与液滴半径相等，即
R’=r，所以
ps
2
r
2
0.0728 108
Pa
14.56
103
kPa
可见小水滴的附加压力是相当大的。
均导致dGT,p<0（过程自发） 表面现象的热力学原因 11
例题
298K，pө，将半径r1=1mm的水滴分散成半径r2=1nm 的小水滴，计算分散后小水滴的数目及表面吉布斯函
数的变化。已知该温度水的表面张力= 0.0728Nm-1。
解 设小水滴的数目为N，则
4 3
r13
N
4 3
r23
N
r1 r2
在金属线框中间系一线圈， 一起浸入肥皂液中，然后取出， 上面形成一液膜。
由于以线圈为边界的两边表 面张力大小相等方向相反，故线 圈成任意形状可在液膜上移动。
若刺破线圈中央的液膜，线 圈内侧张力消失，外侧表面张力 立即将线圈绷成一个圆形。
7.2 高度分散系统的表面能
高度分散系统的热力学基本方程
（非体积功包括且只包括表面功：dWr’ = dA）
610-1
6105
10-6
1012
6100
6106
10-7
1015
6101
6107
10-8
1018
6102
6108
10-9
1021
6103
6109
4
7.0 界面性质研究的内容和方法
7.0.2 界面性质研究的方法 物理现象＋化学现象 平衡规律＋速率规律＋物质的结构和性质
＝界面物理化学
5
I 表面张力、表面能
3
1.00 103 1.00 109
3
1018
dG γdAs
G
dA As,2
As,1
s
As,2 As,1 N 4 r22 4 r12
43.14(0.0728)1018 (1.00109 )2 (1.00103)2 J
0.914J
计算结果说明什麽？
思考题
Young-Laplace 方程：p
pα
pβ
2
rα
0
分析：对气-液两相平衡
(a) •
• •
•
••
• pg •
• •
•
气 •
p
• 液•
pl
(b)
pg
• 液
气• •
p •
•
pl
(c) •
•
• 气 •
pg •
• •• p=•0
•
液 pl
(a)为液相，液面凸：p＞0pl>pg，p指向液体； (b)为气相，附液加面压凹力：总是p＞指0向p球g>心pl（，或p曲指心向) 气体； (c)液面平，r=∞，p＝0， pl＝ pg。
3
7.0 界面性质研究的内容和方法
7.0.1 界面层及分散度
2. 分散度
1cm3立方体分散为小立方体 时体积表面的变化
立方体边长 粒子数 总表面积 体积表面
l/m
As/m2
AV／m-1
叶
10-2
1
610-4
6102
绿
10-3
103
610-3
6103
素
10-4
106
610-2
6104
人脑
10-5
109
7.1 表面张力
7.1.1 表面功及表面张力 表面功：将体相中的分子移到表面以扩大表面积所
作的功。（非体积功）
Wr = dAs
7
7.1 表面张力
7.1.2 表面张力的作用方向与效果
dl
F
L
表面张力：作用在表
面上单位长度上的力， 单位是 J·m-2 = N·m·m-2 =N·m-1。
液面增加：dAs＝2Ldl
做功： 又：
Wr =Fdl Wr = dAs
F
2L
8
7.1 表面张力
7.1.2 表面张力的作用方向与效果
dl
L
平液面表面张力示意图
球形液面表面张力示意图
表面张力是垂直作用于表面上单位长度的收缩力，
方向对于平液面是沿着液面并与液面平行，对于弯曲
液面则与液面相切，其作用使液体表面缩小。 9
7.1 表面张力
dA =-SdT - pdV + dAs + BBdnB dG =-SdT + Vdp + dAs + BBdnB
A As
T ,V ,nB
dU = … dH = …
G As
T , p,nB
——单位表面亥姆霍茨自由能或单位表面吉布斯
自由能，简称单位表面自由能。
dGT , p,nB dAs
As
7.0 界面性质研究的内容和方法
7.0.1 界面层及分散度
2. 分散度 把物质分散成细小微粒的程度。
表示： 体积表面
质量表面
aV
def
As V
am
def
As m
As、V、m——分别
为物质的总表面积、
体积和质量。
高度分散的系统具有巨大的表面积：见下表。
高度分散的物质系统，有明显的界面效应，必须
考虑界面性质对系统的影响。
表面张力的收缩作用 使弯曲液面受到附加 压力p——两相间存 在压力差
图 球形弯曲液面
•• • •
•• •
• •
•
•
•
液•
•
• •
• •
• • 气•
液滴（凸液面）
••
•
• •
气•
• •
•• •
液
气泡（凹液面）
def p pα pβ
式中：p和 p——分别为 （凸）、 （凹）相的压力。
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7.4 弯曲液面的附加压力
• 两个小液滴接触后会发生什麽变化？为什麽？ • 为什麽乳状液静置后会自动分层？ • 为什麽粉尘大的工厂、矿山要除尘防爆？
7.3 影响表面张力的因素
7.3.1 分子间力的影响
两相分子间的相互作用力 蒸气
f0
或化学键力差异越大，表面
张力越大。 9.3.2 温度的影响 9.3.3 压力的影响
液体
f=0
图 界面层分子与体相分子 所处状态不同
p B(g) 气体分子易被液面吸附 气体在液 体中的溶解度增加 液体的
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II 液体表面的热力学性质
变形
பைடு நூலகம்改性
1. 弯曲液面的附加压力 1. 吸附现象
2. 弯曲液面的蒸气压 2. 吸附量定义
3. 界面取代
3. 吸附量计算
4. 亚稳态
4. 表面活性剂
7.4 弯曲液面的附加压力
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7.4 弯曲液面的附加压力
气相中的肥皂泡，附加压力的计算？
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7.4 弯曲液面的附加压力
在不受外加力场影 响时，自由液滴或气泡通 常呈球形，一方面是因为 一定体积情况下，球形表 面积最小，另一方面也是 附加压力作用的结果。
不规则液滴的附加压力
例题
已知293.2K时水的表面张力 =0.0728N﹒m-1,试计算在