【正文】 由拉普拉斯方程可以看出： △ p 的大小與表面張力成正比，與曲率半徑成反比， 附加壓力的 方向指向曲率半徑的中心。 附加壓力示意圖 Δp 將彎曲液面凹面一側(cè)的壓力以 p內(nèi) 表示，凸面一側(cè)的壓力以 p外 表示，則 彎曲液面內(nèi)外的壓力差 Δp稱為 附加壓力 。 Δp = po po =0 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2022/8/17 1 彎曲液面的附加壓力 在凸液面上： 剖面圖 研究任一球缺 AB。 102 彎曲液面的附加壓力及其后果 ? 彎曲液面的附加壓力 ? YoungLaplace公式 ? Klvin公式 ? 亞穩(wěn)狀態(tài)及新相的生成 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2022/8/17 1 彎曲液面的附加壓力 在平液面上 剖面圖 液面正面圖 研究以 AB為直徑的一個環(huán)作為邊界，由于環(huán)上每點的兩邊都存在表面張力，大小相等，方向相反，所以沒有附加壓力。另外，若是氣相中有別的物質(zhì)，則壓力增加，促使表面吸附增加，氣體溶解度增加，也使表面張力下降。 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2022/8/17 9 界面張力的影響因素 （ 3）壓力的影響 表面張力一般隨 壓力的增加而下降 。 因為 運(yùn)用全微分的性質(zhì)，可得： BB , )()( nPAnPT TAS?????? g等式左方為正值，因為表面積增加，熵總是增加的。 ? 固體分子間的相互作用力遠(yuǎn)大于液體間的，所以固體物質(zhì)的表面張力大于液體的表面張力 。 sAG ?? g)( 表面gg dAdAdG ss ??)( 表面?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2022/8/17 9 界面張力的影響因素 （ 1）分子間相互作用力 — 物質(zhì)的本性及接觸相的影響 ? 對純液體或純固體，表面張力決定于分子間形成的化學(xué)鍵能的大小， 一般 化學(xué)鍵越強(qiáng)，表面張力越大 。 那么對于表面積為 As的系統(tǒng)，其整個表面所多出的能量就為 γ實際上它們是表面性質(zhì)的不同描述。 表面張力等于恒溫恒壓下增加液體單位表面時系統(tǒng)所增加的吉布斯函數(shù) (即表面吉布斯函數(shù) )。sdAW /39。 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2022/8/17 5 表面張力與表面功（ surface work） 即 : 表面張力 γ等于增加液體單位表面積環(huán)境所做的可逆非體積功，單位： J/m2( N/m)。 這時 2Flg? l是滑動邊的長度，因膜有兩個面，所以邊界總長度為 2l， 就是作用于單位邊界上的表面張力。m1。由于金屬框上的肥皂膜的表面張力作用，可滑動的邊會被向上拉，直至頂部。 表面層顯示出一些獨特性質(zhì)， 如表面張力、表面吸附、毛細(xì)現(xiàn)象、過飽和狀態(tài)等。 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2022/8/17 3 界面現(xiàn)象的本質(zhì) 最簡單的例子是液體及其蒸氣組成的表面。 表面層分子與內(nèi)部分子相比，它們所處的環(huán)境不同。即 as = As / m ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2022/8/17 2 分散度與比表面積 例如，把邊長為 1cm的立方體 1cm3逐漸分割成小立方體時，比表面增長情況列于下表： 邊長 l/m 立方體數(shù) 比表面 Av/（ m2/m3） 1 102 1 6 102 1 103 103 6 103 1 105 109 6 105 1 107 1015 6 107 1 109 1021 6 109 可見達(dá)到 nm級的超細(xì)微粒具有巨大的比表面積 ，因而具有許多獨特的表面效應(yīng)，成為新材料和多相催化方面的研究熱點。 對一定量的物質(zhì)，顆粒越小，總表面積越大，分散度越高，表面效應(yīng)越顯著。 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2022/8/17 1 表面和界面 (surface and interface) 常見的界面有： 液界面 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2022/8/17 1 表面和界面 (surface and interface) 固界面 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2022/8/17 1 表面和界面 (surface and interface) 液界面 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2022/8/17 1 表面和界面 (surface and interface) 固界面 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2022/8/17 1 表面和界面 (surface and interface) 固界面 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2022/8/17 2 分散度與比表面積（ specific surface area） 式中， m為物質(zhì)的質(zhì)量， As為其表面積。 常見的界面有：氣 液界面，氣 固界面，液 液界面，液 固界面，固 固界面。?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2022/8/17 物理化學(xué)電子教案 — 第十章 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2022/8/17 第十章 界面現(xiàn)象 ?101 表面張力 ?102 彎曲表面下的附加壓力及其后果 ?103 固體表面 ?104 液 固界面 ?105 溶液表面 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2022/8/17 167。 101 表面張力 1 表面和界面 2 分散度與比表面 5. 表面張力與表面功 6. 表面吉布斯函數(shù) 4. 表面張力 8. 表面吉布斯函數(shù)增加 9. 影響表面張力的因素 3 界面現(xiàn)象的本質(zhì) 7. 熱力學(xué)基本公式 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2022/8/17 1 表面和界面 (surface and interface) 界面是指兩相接觸的約 幾個分子厚度的過渡區(qū) ，若其中一相為氣體，這種界面通常稱為表面。 嚴(yán)格講表面應(yīng)是液體和固體與其飽和蒸氣之間的界面，但習(xí)慣上把液體或固體與空氣的界面稱為液體或固體的表面。目前常用的測定表面積的方法有 BET法和色譜法。通常用比表面積 as(物質(zhì)的表面積與其質(zhì)量 m之比 )來表示物質(zhì)的分散度。 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2022/8/17 3 界面現(xiàn)象的本質(zhì) 對于單組分體系，這種特性主要來自于同一物質(zhì)在不同相中的 密度不同 ；對于多組分體系，則特性來自于界面層的組成與任一相的組成均不相同。 體相內(nèi)部分子所受四周鄰近相同分子的作用力是 對稱的 ，各個方向的力彼此抵銷； 但是處在界面層的分子，一方面受到體相內(nèi)相同物質(zhì)分子的作用，另一方面受到性質(zhì)不同的另一相中物質(zhì)分子的作用，其 作用力未必能相互抵銷 ，因此，界面層會顯示出一些獨特的性質(zhì)。 液體內(nèi)部分子所受的力可以彼此抵銷，但表面分子受到體相分子的拉力大，受到氣相分子的拉力小 (因為氣相密度低 )， 所以表面分子受到被拉入體相的作用力。 這種作用力使表面有自 動收縮到最小的趨勢，并使 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2022/8/17 4 表面張力（ surface tension） 將一含有一個活動邊框的金屬線框架放在肥皂液中，然后取出懸掛，活動邊在下面。 我們把沿液體表面垂直作用于單位邊界線上的這種緊縮力稱為表面張力，用 g 表示 ， 單位是N ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2022/8/17 4 表面張力（ surface tension） 若要使金屬絲不再滑動，則在活動邊框上掛一重物，使重物質(zhì)量W2與邊框質(zhì)量 W1所產(chǎn)生的重力 F（ F=（ W1+W2） g） 與總的表面張力大小相等，方向相反。 g?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2022/8/17 4 表面張力（ surface tension） 由此例可以設(shè)想一下分子由體相內(nèi)部移向表面的過程，分子在體相內(nèi)部運(yùn)動時并不做功，但當(dāng)分子靠近表面層時，必須要克服表面張力才能移到表面上，即環(huán)境要對它做功，做功的結(jié)果就使得： ⑴ 分子移到表面后比其原來的能量增多了，即表面層分子比液體內(nèi)部分子具有較多的能量； ⑵ 分子由內(nèi)部移到表面，表面層分子增多，增大了系統(tǒng)的表面積，換句話說，要增大系統(tǒng)表面積就要克服表面張力而對系統(tǒng)作非體積功 — 表面功 。 如果要使金屬絲向外移動 dx， 則需克服表面張力作用，作非體積功： sdAdxldxFW gg? ????? 239。?g ??上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2022/8/17 6 表面張力與表面吉布斯函數(shù) B,() p T nGAg ?? ? ∵ 恒溫、恒壓、恒組成下系統(tǒng)的吉布斯函數(shù)變等于系統(tǒng)作的非體積功，即： sdAWdG g? ?? 39。 表面張力、單位面積的表面功、單位面積的表面吉布斯函數(shù)是不同的物理量，但其數(shù)值和單位均相同。 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2022/8/17 7 熱力學(xué)公式 ??????????????????????BBBBBBBBBBBBdddddddddddddddddnApVTSGdnAVpTSFdnApVSTHdnAVpSTU?g?g?g?gB,)( nVSAU???gB,)( nPSAH???B,)( nVTAF???B,)( nPTAG???由此可得： 考慮了表面功，熱力學(xué)基本公式中應(yīng)相應(yīng)增加 γdA， 即： ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2022/8/17 8 表面吉布斯函數(shù)增加 — dG(表面 )