胶体界面化学(华东理工大学)-1
华东理工大学研究报告生课程
研—504
材料科学中电化学过程及方法
化学生物学
现代仪器分析
研—505
线性与非线性规划
线性与非线性规划
高等分析化学
研—506
测控系统软件设计方法/机械制造过程
工程测试与信号处理/
过程测试与信号处理/
研—507
机械工程CAD/CAT
工业水处理/
工业水处理/
研—509
物理中的数学方法
物理中的数学方法
2018
周
教室
8:00 —9: 35 第 1、2 节
9: 55—11: 30 第 3、 4 节
1: 30— 3: 05 第 5、6 节
3: 25 — 5: 00 第 7、8 节
晚6: 00开始
研—501
基础数学专题选讲
研—503
废水治理理论/能源与坏境
废水治理理论/计算流体力学
胶体与界面/过程开发方法
教室
8 :00—9: 35 第 1、2 节
9:50 — 11:35 第 3、4 节
1 : 30 — 3: 05 第 5、6 节
3: 25— 5: 00 第 7、8 节
晚6: 00开始
研—501
基础英语15班 ＜ 六-203)「
基础英语22班 ＜六-203)
研—503
基础英语16班 ＜ 六-204)
基础英语23班 ＜六-204)
/计算机控制与接口技术寸
研—504
高分子合金
基础英语3班 ＜六-205)
基础英语9班 ＜六-204)
研—505
/现代计算机系统结构
/现代计算机系统结构
基础英语10班 ＜六-205)
研—506
胶体界面化学(华东理工大学)-8
3 静电稳定胶体的稳定机制 —— DLVO理论
戎
宗
3胶体的破坏
明
3高分子稳定胶体的稳定机制
版
权 所
有
(1) 颗粒间的范德华引力 主要由静电作用 诱导作用 色散作 用和电子云间的斥力构成 可近似用 兰纳-琼斯位能函数式表示
戎
宗
σ 12 σ 6 ε p = 4ε − r r
由Hamaker结果
戎
版
A R UA = − ⋅ 12 H 0
权 所
• Keeson力
2 2 µ12 µ2 UK = − 3 kTr 6 2 α1µ2 + α 2 µ12 UD = − r6 3 h ν 1ν 2 α1α 2 UL = − ⋅ 6 2 r ν1 +ν 2
有
胶粒间的长程van der Waals引力
戎
UR =
2 64n0 kTν 0
宗
κ∝ n01/2
κ
exp(− 2dκ )
κ∝z
UR ∝ exp(-2d)
R O1
h
dh H0 O2
权 所
R 1−
h2 R2
H
由几何关系
(
i 环间斥力能增量
有
)
1/ 2
两球形胶粒双电层重叠时的斥力位能
1/ 2 H − H0 = R − (R 2 − h 2 ) 2
有
位阻效应
高分子能够保护胶体的机制主要是 位阻效应 在颗粒表面的高分子 形成了厚度为δ 的保护层 它们阻 止了颗粒的聚结
Ep c
O
b
a
版
权 所
h
明
加入高分子物质后 总位 能曲线EvdW的变化 高分子在保护层中的密度 a>b>c>d
华东理工大学(已有10试题)
华东理工大学化工学院物理化学1991——1992，1994，1996——2007（1997——2003有答案）化工原理1993——2007，2010（2010为回忆版）化工原理（综）1999网络与数据库2003——2006自动控制原理1998控制原理2000——2007运筹学2000——2006高分子化学和物理1998——2007有机化学（含实验）1996——2007硅酸盐物理化学(含实验)1998——2007细胞生物学（含细胞遗传学）2000——2005化学制药与工艺学1999精细化学品化学及精细有机单元反应2000——2002分析化学1998--2002，2007催化原理2000高分子材料成型加工2004工业水处理2000计算主意2000，2003化学与分子工程学院物理化学1991——1992，1994，1996——2007（1997——2003有答案）综合化学1998——2006有机化学（含实验）1996——2007化工原理1993——2007，2010（2010为回忆版）化工原理（综）1999普通生物化学1996——2004第1 页/共9 页生物化学1996——2002，2005——2007，2010（2010为回忆版）化学制药与工艺学1999精细化学品化学及精细有机单元反应2000——2002分析化学1998--2002，2007无机化学1998——2004，2007催化原理2000高分子材料成型加工2004工业水处理2000计算主意2000，2003生物工程学院微生物学1996——2007普通生物化学1996——2004生物化学1996——2002，2005——2007，2010（2010为回忆版）综合化学1998——2006化工原理1993——2007，2010（2010为回忆版）化工原理（综）1999食品工艺学2000——2006化学与生物综合2007化学制药与工艺学1999精细化学品化学及精细有机单元反应2000——2002分析化学1998，2000——2002，2006食品工程2000——2002药物化学2000——2002催化原理2000高分子材料成型加工2004工程经济学2000工业水处理2000计算主意2000，2003机械与动力工程学院机械原理1998——2006机械设计2002——2006机械零件2000——2002机械发明基础2001——2002，2004金属机械性能2002材料力学1998——2007，2010（2010为回忆版）微机技术1997，2000——2004，2006——2007微机原理1998——2007微机原理及接口2002——2006化工原理1993——2007，2010（2010为回忆版）化工原理（综）1999物理化学1991——1992，1994，1996——2007（1997——2003有答案）高分子化学和物理1998——2007理论力学1999——2002自动控制原理1998控制原理2000——2007数据结构与操作系统2007系统软件(含操作系统)1998——2006数据结构与程序设计1996——2002网络与数据库2003——2006计算机应用基础2000——2002泵与压缩机2000——2002工程材料2002——2004工程热力学1996——2004，2007化工容器设计2000——2002金属学2000——2002流体力学（2）2002普通物理2002第3 页/共9 页物理2000宝石学2000催化原理2000高分子材料成型加工2004工程经济学2000工业水处理2000计算主意2000，2003材料科学与工程学院高分子化学和物理1998——2007综合化学1998——2006硅酸盐物理化学(含实验)1998——2007化工原理1993——2007，2010（2010为回忆版）化工原理（综）1999材料科学基础2002——2007物理化学1991——1992，1994，1996——2007（1997——2003有答案）普通生物化学1996——2004生物化学1996——2002，2005——2007，2010（2010为回忆版）化学制药与工艺学1999精细化学品化学及精细有机单元反应2000——2002分析化学1998--2002，2007宝石学2000高分子材料成型加工2004工程经济学2000工业水处理2000计算主意2000，2003信息科学与工程学院信号与系统(含数字信号处理)2002——2007微机技术1997，2000——2004，2006——2007微机原理1998——2007微机原理及接口2002——2006自动控制原理1998控制原理2000——2007数据结构与操作系统2007系统软件(含操作系统)1998——2006数据结构与程序设计1996——2002网络与数据库2003——2006计算机应用基础2000——2002测量及调节仪表2000——2002模拟电子技术和数字电子技术2000——2002工程经济学2000计算主意2000，2003资源与环境工程学院物理化学1991——1992，1994，1996——2007（1997——2003有答案）环境化学2002——2006化工原理1993——2007，2010（2010为回忆版）化工原理（综）1999化学制药与工艺学1999精细化学品化学及精细有机单元反应2000——2002分析化学1998--2002，2007传热学2002——2005环境分析与监测2002环境工程（含环境检测）1999——2002煤化学及工艺学2000，2002宝石学2000催化原理2000第5 页/共9 页工程经济学2000工业水处理2000计算主意2000，2003药学院物理化学1991——1992，1994，1996——2007（1997——2003有答案）有机化学（含实验）1996——2007普通生物化学1996——2004生物化学1996——2002，2005——2007，2010（2010为回忆版）药理学1999化学制药与工艺学1999精细化学品化学及精细有机单元反应2000——2002分析化学1998--2002，2007药物化学2000——2002植物保护2004——2006化学与生物综合2007催化原理2000理学院高等代数1996——2002，2004——2007数学分析1996——2007量子力学1998——2001，2003——2006普通物理2002物理2000艺术设计与传媒学院设计基础2002——2007设计史论2004——2007设计史概（含设计史、设计原理）2002——2003命题设计2002商学院经济学及经济学说史2003——2006（2005有答案）经济学说史（含当代经济学流派）1998——2002（2000——2002有答案）西方经济学1998——2002（2000——2002有答案）国际经济学2002——2006管理学原理2000——2007（2000——2005有答案）企业管理1998，2002国际经济学2006运筹学2000——2006会计学2001——2002财务与会计基础2004——2006管理信息系统2000——2001经济管理基础理论2003——2005（2003——2004有答案）化工原理1993——2007，2010（2010为回忆版）化工原理（综）1999数据结构与操作系统2007系统软件(含操作系统)1998——2006数据结构与程序设计1996——2002网络与数据库2003——2006计算机应用基础2000——2002高等代数1996——2002，2004——2007工程经济学2000社会与公共管理学院环境法学2004——2006法学理论综合2005——2006社会学理论与主意2005——2007第7 页/共9 页社会调查研究主意1998，2000——2002社会研究主意2004——2005社会学概论1998——2004西方社会学史1998——2007政治学原理2004——2007政治学概论2005西方政治制度2004——2005西方社会思想史2000公共管理学2007行政管理学2004——2006（2004有答案）公共政策分析2004——2005社会保障与社会学理论2004——2005社会保障理论2006——2007外国语学院二外德语1998——2007二外日语1998——2007二外法语2004，2006——2007基础英语1999——2007（2004有答案）翻译实践（汉英互译）1998——2007汉语（古，现代汉语）和语言学基础（英）2001——2002人文科学研究院马克思主义哲学原理1999——2001，2003——2007哲学综合2007西方哲学史2005——2006政治学原理2004——2007政治学概论2005马克思主义经典原著选读2007马克思主义基本原理2007西方政治思想史2004——2005，2007西方政治制度2004——2005西方社会思想史2000马克思主义发展史1999伦理学原理2005——2006当代社会发展理论2006马克思主义发展史2003马克思主义社会发展理论2001——2002世界近现代史2005世界近代史2004，2006中国近代史2004，2006中国近现代史2005比较政治制度2006中国社会主义建设2002——2003体育系体育经济学2004——2006体育社会学2004——2006高等教诲研究所教诲学专业基础（全国统考试卷）2007教诲学2004——2006（2004有答案）教诲管理学2006教诲哲学2004科技信息研究所信息管理基础2004——2006第9 页/共9 页。
华东理工大学《物理化学》课件15.9 表面活性剂、兰缪尔吸附等温式(新)
铺展润湿过程
G As 液,固 气,液 气,固 def 液,固 气,液 气,固 G / As
4.不溶性单分子膜
（1）-As关系
膜天平示意图
（2）LB膜
（3）双层膜和囊泡
X膜 Z膜 Y膜
（4）膜的表面结构
18-Ar-18,2Br-1的LB膜 的AFM图象
尺度/
在水溶液中 亲水基团为 阴离子，主 要有：羧酸 盐，硫酸酯 盐，磺酸盐 磷酸酯盐、 脂肪酰-肽 缩合物等。
在水溶液中 亲水基团既 有阳离子， 主要为铵盐 和季铵盐又 有阴离子， 如羧酸盐， 硫酸酯盐， 磺酸盐等。
在水溶液中 不电离，主 要由聚环氧 烷基构成， 还有一部分 多醇为基础 结构。
2.胶束和临界胶束浓度
尔吸附等温式中的吸附系数b；(2) CHCl3(g)的平衡压力为
6.667kPa时的吸附量 (STP)。(3) 如何用作图法检验此吸附是
否确属兰缪尔吸附。
解： (1)
bp 1 bp
b
p
82.5
13.375 93.8
82.5
k
Pa1
0.546 kPa1
例：在273.15 K时测定吸附质 CHCl3(g)在活性炭上的吸附作 用。当 CHCl3(g) 的平衡压力为13.375 kPa 及吸附达饱和时， 每克活性炭吸附 CHCl3(g) 的量分别为82.5 cm3 (STP)和93.8 cm3 (STP)。设该吸附服从兰缪尔吸附等温式，试求：(1) 兰缪
"for his discoveries and investigations in surface
chemistry”
1903年毕业于哥伦比亚大学矿业学院。留学德 国，师从能斯特。1906年获哥丁根大学博士学 位。
胶体界面化学(华东理工大学)11
权 3 不能透过半透膜
版 不相同性质
1 溶质和溶剂间有亲和力 自 动溶解
明 2 稳定系统
3 平衡系统 符合相律 有一
宗 定的溶解度 戎 4 均相系统 Tyndall效应弱
5 粘度大
1 分散相和分散介质间没有亲
和力 不溶解 2 不稳定系统 3 不平衡系统 不符合相律
无一定的溶解度 4 多相系统 Tyndall效应强 5 粘度小 和水相似
6 对电解质不敏感
6 对电解质很敏感
高分子的统计平均分子量
• 数均分子量Mn
所有 之和
各种分子量的摩尔分数与其相应的分子量的乘积
∑ ∑∑ ∑∑ Mn =
xi M i =
ni M i = ni
Wi ni
• 重均分子量Mw
版权 之和
各种分子量的质量分数与其相应的分子量的乘积
∑ ∑∑ ∑∑ Mw =
wi M i =
/
η0 c
− 1
=
KM
α η
ni
M
3 i
ni
M
2 i
各种平均分子量大小的比较
有 M n < Mη < M w < M z 所 • 这是普遍性的结论 权 • 小分子量聚合物的存在对Mn的影响大 而对 版 其它较小 分子量大的分子对Mw Mz特别敏
感
明 • 分子量的差异愈大 Mw/Mn的比值愈大 戎宗 定义 分散度 Dn = M w / M n
+ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
k ' ' [η ]3 c3
+ ...
戎宗明 Huggins方程
ηsp = [η]+ k'[η]2 c
《界面与胶体化学》本科课程习题解答
设 a bt ，
4
4
4
a 25.87 23.49 a 20b b 0.119 21.11 a 40b
a 2 hX ， pmax
2 r
grh 2
rh hX g / 2 0.05 ， 0.05 ghX / 2 查表 r 0.271 a
r r X 1 0.05 1.05 0.9524 X X r a
17
粒子数： n 0.1 / w 0.1 / 8.084 10
2
1.237 1015 个；
11
(b) 一个溶胶粒子的表面积为 s 4r 1.257 10 (c)
cm 2 ，总面积为 S ns 15544.6 cm 2 ；
设金颗粒为球形，其半径为： r 3 0.1 /( 4 / 3) 0.107 cm ； 面积 S 4R 0.145 cm ， S / S 107204倍 。
pr p pr 2Vm 100% 0.1% 。 得： exp 0.999 ， p r 0.999 3178 3175 Pa ， p p RTr
9．
500 (500) c (1) c，K 。 500 ， 2 Kc RT c T RT RT c T
P 246.37 4 1 2.346 30.32 mN m Vm 104 . 996
4 4
现代化学基础15_界面和胶体_1
又如：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。
(a)
由于以线圈为边界的两边表面张力大小 相等方向相反，所以线圈成任意形状可在 液膜上移动，见(a)图。
如果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 (b)
个圆形，见(b)图，清楚的显示出表面张 力的存在。
气固
液固
> 90°固体不为液体所润湿，固体称为憎液固体
2019/11/13
第十五章 界面现象和胶体溶液
17
B. 弯曲液面的附加压力和毛细现象
1. 弯曲液面的附加压力 实验
2019/11/13
在平液面上
对一小面积AB，沿AB的
四周每点的两边都存在表面张 力，大小相等，方向相反，所 以没有附加压力
一、表面自由能和表面张力
表面和界面(surface and interface)
界面是指两相接触的约几个分子厚度的过渡区，若
其中一相为气体H，g这种界液面-通固常界称面为表面。H2O
表面是液体和固体与其饱和蒸气之间的界面，但习惯
上把液体或固体与空气的Cr界镀面称为液体或固体的表面。
层 常见的界面有铁玻：管璃气板-液界面，气-固界面，液-液界面，
表面自由能与表面张力
由于表面层分子的受力情况与本体中不同，因此如 果要把分子从内部移到界面，或增加表面积，就必须克 服系统内部分子间作用力，对系统作功。
dG=-SdT +Vdp+ dA+ BdnB B
T，P及组成恒定时，可逆使表面积增加dA所作的表
面功为：
/
δWr
dG= dA
2019/11/13
5、溶胶系统特性
胶体化学与表面化学1(共4个)
这种稳定剂又称胶溶剂。根据胶核所能吸附的离
子而选用合适的电解质作胶溶剂。 这种方法一般用在化学凝聚法制溶胶时，为了将 多余的电解质离子去掉，先将胶粒过滤，洗涤，然后 尽快分散在含有胶溶剂的介质中，形成溶胶。
例如：
Fe(OH)3 (新鲜沉淀) Fe(OH)3 (溶胶)
加FeCl3
AgCl(新鲜沉淀) AgCl(溶胶)
B. 还原反应制金溶胶
2HAuCl（稀溶液） 3HCHO（少量） 11KOH 4
加热 2Au（溶胶） 3HCOOK 8KCl 8H 2O
C. 水解反应制氢氧化铁溶胶
FeCl3 3H2O（热） Fe(OH)3 (溶胶) 3HCl
D.氧化还原反应制备硫溶胶
止。 而大颗粒大到一定程度即发生沉淀，这就是产 生老化过程的原因。
均分散胶体的制备和应用
在严格控制的条件下，有可能制备出形状相同、 尺寸相差不大的沉淀颗粒，组成均分散系统。颗粒的 尺寸在胶体颗粒范围之内的均分散系统则称为均分散 胶体系统。 制备均分散系统的方法有： 1.金属盐水溶液高温水解法； 2.金属络合物高温水解法；
(Q s ) (Q s ) v1 k v2 DA s (Q s) 当 的值很大时，有利于形成溶胶 s (Q s) 当 的值较小时，有利于生成大块沉淀 s (Q s) 当 的值很小时，也有利于形成溶胶 s
即使是经过纯化后的胶粒也会随时间推移而慢 慢增大，最终导致沉淀，这一过程称之为溶胶的 化学工艺专业 材料科学专业
研究生教学
目录
第一章 绪论
§1.1 早期人们对胶体的认识 §1.2 憎液溶胶的基本性质 §1.3 溶胶的制备及净化 §1.4 胶体化学与界面化学的联系 §1.5 胶体与界面化学的应用
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戎
宗
明
2004 年 3 月 10 日修改
dU = TdS − pdV + σdAs
版
权
故
所
有
dA = − SdT − pdV + σdAs dG = − SdT + Vdp + σdAs ∂U ∂H ∂A ∂G σ ≡ = = = ∂A s S ,V ∂As S , p ∂As T ,V ∂As T , p 通常为界面积
界面相热力学函数
表面熵 对于纯液体 nσ = 0 及Vσ = 0 则 dG (σ ) = dA(σ ) = − S (σ ) dT (σ ) + σdAs
应用 Maxwell 关系 可得表面熵
∂S (σ ) ∂σ ∂A = − ∂T As s T 即增加单位表面积所增加的熵值 在恒温条件下 增加体系的面积将使体系的熵增加
K
σ = (∂U (σ ) ∂As ) S ,V ,n = (∂H (σ ) ∂As ) S , p ,n = (∂A(σ ) ∂As ) T ,V ,n = (∂G (σ ) ∂As ) T , p ,n
j j j
j
界面相的Gibbs-Duhem方程 由 dU (σ ) = T (σ ) dS (σ ) − p (σ ) dV (σ ) + σdAs + ∑i =1 µi(σ ) d ni(σ )
K
在恒温恒压及恒组成下
体系扩大
K
其积分式为
K
U (σ ) = T (σ ) S (σ ) − p (σ )V (σ ) + σAs + ∑i =1 µi(σ ) ni(σ ) H (σ ) = U (σ ) + p (σ )V (σ ) = T (σ ) S (σ ) + σAs + ∑i =1 µi(σ ) ni(σ ) G
As 160 800 1700
界面张力的定义
定性分析 由纯液体和其蒸汽间界面的密度的变化 热力学 界面张力是由于界面的存在而引起 的单位面积上附加的自由能 在界面区域内每个分子的能量大于在体 相内每个分子的能量 力学 张力是平行于界面的单位长度上的 力 即与密度梯度或浓度梯度垂直的力 由分子热运动产生的动力学效应 对应 力的贡献是产生一个各向同性的压力 其数 值正比于局部分子密度和绝对温度 分子间的相互引力 其总和在体相内是 各向同性的 但在界面区域内是各向异性 的
求比表面的增加值
VT = 1 / 850 = 1.176 × 10−3 m 3 4 3 4 3 −6 3 −17 每一小滴的体积为 V0 = πr = × 3.14 × (2.5 × 10 ) = 6.545 × 10 m 3 3 2 2 −6 2 −11 每一小滴的表面积为 A = 4πr = 4 × 3.14 × (2.5 × 10 ) = 7.854 × 10 m
则 液滴总数为
版
倍
权
所
有
假定油的密度
n = VT / V0 = 1.797 × 1013 个 2 总表面积为 AT = nA = 1411.2m −1 2 比表面为 Asp = A / m = 1411.2m ⋅ kg
假设 1 油原来的形状为球形
戎
3 3 n ⋅ 4πr 2 或 Asp = = = = 1411.7 m 2 −6 4 n ⋅ πr 3 ρ rρ 2.5 × 10 × 850 3
对比热力学基本方程中的 dG (σ ) = − S (σ ) dT (σ ) + V (σ ) dp (σ ) + σdAs + ∑i =1 µi(σ ) d ni(σ )
K
0 = S (σ ) dT (σ ) − V (σ ) dp (σ ) + As dσ + ∑i =1 ni(σ ) dµi(σ )
版
权
所
有
界面化学基本概念
3界面相
界面层具有和体相不同的特点 常将其单独处理为一个相 有 Gibbs 界面相和 Guggenheim界面相之分 3界面现象 与界面有关的各种物理现象和化学现象的总和 其研究可分为平衡和速率两 大类 3界面平衡 研究平衡时界面相的σ 和Γ 与体相的T p xi的关系 有普遍规律和物质特性 两方面 特性来源于实验测定 经验半经验方法和理论方法 3界面速率 研究由于传递现象或化学反应引起的偏离平衡时界面相的σ 和Γ 随时间的变 化 普遍规律主要是界面动力学和吸附动力学 所需物性有界面粘度 扩散系数 速率 系数 活化能等
表面化学应用领域 • 吸附 实验室和工业中重要的分离方法 例如用分子筛分离烷烃和芳烃等 • 多相催化 以固体催化剂加速气 液相化学反应 • 表面膜 由磷脂等生物活性物质形成的双层膜或囊泡 微电子集成电路块中的LB膜等 • 新相生成 晶核生成 晶体生长和亚稳现象等 • 泡沫乳状液 如灭火 精馏 消泡和胶乳 油漆 涂料稳定 油料掺水改善燃烧和油水 乳状液的稳定与破坏等 • 摩擦与润滑 界面润滑与粘附作用等 • 去垢 各类洗涤剂 • 选矿 利用润湿作用进行浮选
K
dG = ∑δ =α , β ,σ ( − S (δ ) dT (δ ) + V (δ ) dp (δ ) + ∑i =1 µ i(δ ) d ni(δ ) ) + σdAs
K
Gibbs-Duhem 方程 0 = ∑δ =α , β ,σ (S (δ ) dT (δ ) − V (δ ) dp (δ ) + ∑i =1 ni(δ ) dµ i(δ ) ) + As dσ
K
dH = ∑δ =α , β ,σ (T (δ ) dS (δ ) + V (δ ) dp (δ ) + ∑i =1 µ i(δ ) d ni(δ ) ) + σdAs
K
dA = ∑δ =α , β ,σ ( − S (δ ) dT (δ ) − p (δ ) dV (δ ) + ∑i =1 µ i(δ ) d ni(δ ) ) + σdAs
界面张力既为比界面 Gibbs 函数 或是增加单位界面积所产生的界面 Gibbs 自由能的变化
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宗
明
′ = σ dAs dG = dWR
因此有 σ = ( ∂ G (σ ) ∂ A s ) T , p , n
j
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界面相热力学基本方程
dU (σ ) = T (σ ) dS (σ ) − p (σ ) dV (σ ) + σdAs + ∑i =1 µi(σ ) d ni(σ )
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明
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表面对高度分散物质的重要性 定义 比表面为颗粒的总面积与总质量之比 即 Asp =
n ⋅ 4πr 2 3 = 4 n ⋅ πr 3 ρ rρ 3
g-1
球形水滴分散时总表面积 A 和比表面 Asp 的变化 A/cm2 液滴半径 r/cm 小球数 Asp/cm2 1 1 3 1.26 10 3 -1 2 10 1 10 1.26 10 3 10 6 -2 3 10 1 10 1.26 10 3 102 109 1 10-3 1.26 104 3 103 1012 1 10-4 1.26 105 3 104 1015 1 10-5 1.26 106 3 105 1018 1 10-6 1.26 107 3 106 1021 1 10-7 1.26 108 3 107 例题1 比表面的计算 若将1kg的油在水中分散成粒径为5µ的球形液滴 为0.85g/ml 解 3 −3 油的密度 ρ = 0.85g ⋅ cm = 850kg ⋅ m 1kg 油的总体积为
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所
有
力学方法 1 T.Young的描述 界面可看作一张绷紧的弹性薄膜 其中存在着使薄膜缩小的收缩张力 2 界面张力的定义 界面中单位长度的收缩张力 此力沿着界面的切线方向作用于边缘上 并垂直于边缘
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符号 σ 或 γ 单位 N⋅m-1 dyn/cm 或 J⋅m-2 ′ = fdx = σ dAs dWR f = 2σ L dAS = 2 Ldx
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明
比表面增加约 2 油原来的形状为立方体
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比表面增加约
倍
思考题 颗粒分散度的影响 下表表示煤灰气胶中痕量金属的含量对质点大小的依赖关系 直径范围 每克灰中痕量元素含量 µg (nm) Pb Tl Sb Cd Se 300 5 9 <10 <15 30~40 820 20 25 <10 <50 5~10 1600 76 53 35 59 1.1~2.1 试从下述几方面讨论表中这些结果对人体健康可能产生的影响 1 这些痕量元素固有的毒性 2 小质点可以进入肺 大质点滞留在鼻 咽喉等处 3 肺泡对痕量元素的吸收效率比上呼吸道高7~10倍 4 质点大小对痕量元素含量产生影响的可能机理 数据来源 D.F.S.Natusch, J.R.Wallace, C.A.Evans, Jr., Science,
热力学方法
在热力学第一定律中 系统除了膨胀功以外还有表面功 dU = dQR + dWR dWR = − pdV + σdAs 由热力学第二定律 dQR = TdS 则 同样由热力学基本方程出发 有 H = U + pV dH = TdS + Vdp + σdAs A = U − TS G = H − TS