物质表面张力.ppt
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1、物质表面张力现在学习的是第1页,共32页第一节第一节 液体的表面张力和液体的表面张力和表面自由能表面自由能现在学习的是第2页,共32页 气液二相中,由于液体及其饱和蒸气分子的密度差异,气液二相中,由于液体及其饱和蒸气分子的密度差异,使液体表面与本体相内的分子受力情况不同。使液体表面与本体相内的分子受力情况不同。本体相内:一个分子与周围分子的相互作用是平衡的,分子处于均衡本体相内:一个分子与周围分子的相互作用是平衡的,分子处于均衡 力场中。力场中。界面层:界面层:分子与周围分子的作用力场不平衡,受到一个指向本体相的分子与周围分子的作用力场不平衡,受到一个指向本体相的 压力,要使本体相的一个分子移
2、位至表面,须反抗其内压而压力,要使本体相的一个分子移位至表面,须反抗其内压而 做功。做功。例:例:-(1)现在学习的是第3页,共32页当扩大物质的表面积时,外界要对体系做功:当扩大物质的表面积时,外界要对体系做功:由自由能基本公式:由自由能基本公式:由于:由于:所以:所以:现在学习的是第4页,共32页当当dT=0,dp=0dT=0,dp=0时,时,等温等压,组成不变下,体系增加单位面积表面所需等温等压,组成不变下,体系增加单位面积表面所需GibbsGibbs自由能的增量。自由能的增量。表面自由能:表面自由能:单位面积上焓的超单位面积上焓的超量;量;单位面积上熵的超单位面积上熵的超量;量;-(2
3、)-(3)现在学习的是第5页,共32页(3 3)式对)式对T T微分:微分:对凝聚相:对凝聚相:-(4)(4 4)式表明比表面能与比表面自由能的区别和联系。)式表明比表面能与比表面自由能的区别和联系。现在学习的是第6页,共32页由由HelmholtzHelmholtz基本公式:基本公式:有:有:当当dT=0,dV=0dT=0,dV=0时,时,等温等容,组成不变下,体系增加单位面积表面所需等温等容,组成不变下,体系增加单位面积表面所需HelmholtzHelmholtz自由能的增量。自由能的增量。现在学习的是第7页,共32页第二节第二节 拉普拉斯(拉普拉斯(laplace)方程方程现在学习的是第
4、8页,共32页上述两式为上述两式为LaplaceLaplace公式公式 若:液体不是球形的一部分,而是任意曲面,若:液体不是球形的一部分,而是任意曲面,且曲面的主曲率半径为且曲面的主曲率半径为R R1 1和和R R2 2,则曲界面两侧,则曲界面两侧压力差为压力差为1、公式推导现在学习的是第9页,共32页使曲面使曲面ABCDABCD扩大无限小的量,即沿扩大无限小的量,即沿dzdz方向方向移至移至A AB BC CD D面。面。面积增量:面积增量:体系得到的表面功:体系得到的表面功:曲面位移时所需的体积功为:曲面位移时所需的体积功为:现在学习的是第10页,共32页体系达到平衡时,表面功体系达到平衡
5、时,表面功=体积功体积功因为因为:所以:所以:因此:因此:现在学习的是第11页,共32页讨论:(1 1)球面:)球面:R1=R2=R R1=R2=R时,曲面为球形时,曲面为球形液滴为球面时,液滴为球面时,R0,R0,液泡中的气体,液泡中的气体,R0R0。(2 2)液泡气膜)液泡气膜(3 3)圆柱形面)圆柱形面R1=,(4)(4)平面平面R1=R2=,(5)5)两个曲率半径在表面相反面上形成马鞍形表面,两个曲率半径在表面相反面上形成马鞍形表面,当当该点处:该点处:现在学习的是第12页,共32页第三节第三节 液体表面张力的测定液体表面张力的测定现在学习的是第13页,共32页1、毛细管上升法、毛细管
6、上升法(1)原理:)原理:当液体完全润湿管壁时,液当液体完全润湿管壁时,液-气界面与固体表面的夹角气界面与固体表面的夹角=0=0则接界处液体表面与管壁平行而且相切,整个液面呈凹形则接界处液体表面与管壁平行而且相切,整个液面呈凹形如毛细管的横截面为圆形,则半径越小,弯月面越近似于如毛细管的横截面为圆形,则半径越小,弯月面越近似于半球形。半球形。平衡时:平衡时:令:令:a:a:毛细常数,毛细常数,现在学习的是第14页,共32页当当001800.05r/a0.05时,有较大误差,必须修正。时,有较大误差,必须修正。其方法为:其方法为:由由计算计算求得求得查表(查表(1-41-4)得)得然后用然后用求
7、毛细常数的二级近似值,即:求毛细常数的二级近似值,即:如此反复进行至如此反复进行至a a值恒定为止。值恒定为止。现在学习的是第17页,共32页3 3、滴重法、滴重法原理:使待测液体在恒温条件下,通过管尖原理:使待测液体在恒温条件下,通过管尖 缓慢地形成液滴落入容器内,待收集至缓慢地形成液滴落入容器内,待收集至 足够数量的液体时称重,根据液滴数量足够数量的液体时称重,根据液滴数量 计算每滴液滴的重量的平均值。计算每滴液滴的重量的平均值。有:有:即:表面张力所能拉住液体的最大重量等于管尖周长和液体表面即:表面张力所能拉住液体的最大重量等于管尖周长和液体表面 张力的乘积。张力的乘积。实际上,液滴的实
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- 关 键 词:
- 物质 表面张力
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