表面張力及表面活性劑在界面上的吸附(已修改)
2025-05-26 11:38 本頁面
【正文】 第三章表面張力及表面活性劑在界面上的吸附 Gibbs公式 /液、液 /液及固 /液界面上的吸附 表面現(xiàn)象 水滴為什么是圓形而不是方形 表面現(xiàn)象 它們?yōu)槭裁纯梢云谒嫔? ? 表面張力 ? (surface tension) ? ? (surface free energy) ?(Surface Tension) llSTF 2??Surface tension lFST2: ??Surface tension of water drop ?(Surface Tension) 在兩相界面上，處處存在著一種張力，它垂直于表面的單位線段上，指向使表面緊縮的方向并與表面相切。 注意： 1. 表面張力是作用在單位長度線段上的力，量綱為Ｎ m1。 2. 表面張力 ?也常被稱為表面張力系數(shù)。 作用于單位邊界線上的這種力稱為表面張力，用 ?表示 ， 單位是 Nm1。 ? 肥皂膜 F surface free energy dAbdxdW ????? ?? 2表面自由能 (Surface Free Energy) 使液體表面積增大的過程是克服液相分子吸引力 , 使體相分子轉(zhuǎn)移到表面相的過程，需要環(huán)境對體系做功。以可逆方式做功最少，稱之為表面功： dAdW r e v e r s i b l e ??? ? 由吉布斯自由能性質(zhì)可知，在恒溫、恒壓、組成不變的條件下，此表面功即等于體系吉布斯自由能的增量： dAdWdG r e v e r s i b l enPT ???? ?,)(表面自由能 (Surface Free Energy) 1. 狹義定義：保持體系溫度、壓力、組成不變時，增加單位表面積，體系吉布斯自由能的增量。 B,() p T nGA?????也稱為比表面吉布斯自由能 表面自由能 (Surface Free Energy) 表面化學(xué)基本熱力學(xué)關(guān)系式： BBBBBBBBBBBBd d d dd d d dd d d dd d d dU T S P V A dnH T S V P A dnF S T P V A dnG S T V P A dn????????? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ?????表面自由能 (Surface Free Energy) 2. 廣義定義：保持體系相應(yīng)變量不變時，增加單位表面積，體系熱力學(xué)函數(shù)的增量。 B,)( nVSAU????B,)( nPSAH???B,)( nVTAF???B,)( nPTAG???表面自由能與表面張力 對于表面相，我們從 “能” 和 “力” 的角度引出了兩個不同的概念： 表面自由能與表面張力 。事實上這兩個概念有著密切的聯(lián)系 一、兩者量綱相同 22J N m Nm m m???表面自由能的量綱 表面張力量綱 表面自由能與表面張力 mNw a t e rb e n z e n e /???二、對于同一體系的同一個表面或界面其數(shù)值相等，物理意義不同。 例如： T=20℃ mmNw a t e rh e x a n e /???若以表面自由能的單位： J/m2來表示，其數(shù)值應(yīng)該為多少？ 思考題： 已知： Table : Surface tensions γ of some liquids at different temperatures T. 表面張力的微觀成因 表面相分子受力不均勻，其分子有被拉入液相的趨勢。 這種受力不均勻性是表面現(xiàn)象產(chǎn)生的微觀成因。 液體的 表面積因而有自發(fā)收縮的 趨勢。 液相 氣相 思考題 表面張力與哪些因素有關(guān)？即表面張力受哪些因素影響？ Curved liquid surfaces with additional pressure Δs P0 =P0+Ps f f P0 Δs =P0Ps Young and Laplace Equation ： ??????????2111RRp s ?R1,R2是彎曲面的曲率半徑。 Rp s ?2?若是球面， R1＝ R2＝Ｒ xydyydxxA ????? ))((y d xx d y ??)( y d xx d yW o r k ?? ?P x y d zW o r k ??From a parison of similar triangles, it follows that 11 RxdzRdxx ???1Rx d zdx ?22 RydzRdyy ???2Ry d zdy ?If the surface is to be in mechanical equilibrium, the two work terms as given must be equal, and on equating them and substituting in the expressions for dx and dy, the
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