表面现象附加压力学习教案

1、会计学1表面现象附加表面现象附加(fji)压力压力第一页，共18页。凸面 平面 1附加(fji)压力概念 曲面和平面比较，表面受力情况(qngkung)不一样 p内= p外任意区域表面张力合力= 0 p内= p外+p曲p内p外p曲表面张力合力p曲指向液体内部 p外p内第1页/共18页第二页，共18页。任意区域表面张力合力= 0 平面 p内= p外p外p内表面张力合力p曲指向(zh xin)液体外部 凹面 p内= p外-p曲表面张力合力p曲指向液体内部 凸面 p内= p外+p曲p内p外p曲p内p曲p外附加(fji)压力p曲=Dp= p内 p外 第2页/共18页第三页，共18页。VApdd 曲曲2

2、球形曲面附加(fji)压力 设半径为r的球状液滴在等温等压可逆条件(tiojin)下，使体积增大dV，表面积增大dA，此时环境作体积功 = 体系表面能增加p曲dV = dA r 0凸面p曲 0 r 0凹面p曲 0h r 0h r 0h hgrh 2 曲率半径(bnjng)r与毛细管半径(bnjng)R、接触角有关： rRR = r cos =0时，r= R 第6页/共18页第七页，共18页。请思考(sko) (1) 为什么自由液滴自动呈球状，画出图中4点p曲方向(fngxing)及相对大小。 (2) 为什么松散土壤雨后会下沉？（水在土中是浸润的。） (3) 为什么催化剂过热熔结会失活? 第7页

3、/共18页第八页，共18页。现象：液滴越小，蒸气压越大 原因：液滴越小，受到的附加(fji)压力越大（内压越大），越易蒸发 推导：pr定量关系式 g-l平衡(pnghng)时:l = g形成液滴平衡后的变化：dl =dg变化是由压力引起的： ggglllddppppTT pl：plpl+p曲pg：p*p*rdGm= SmdT + VmdpmmVpGpTT 液体：Vm=M/ 气体：Vm=RT/p第8页/共18页第九页，共18页。推导(tudo)：pr定量关系式 ggglllddppppTT pl：plpl+p曲pg：p*p*rdGm= SmdT + VmdpmmVpGpTT 液体：Vm=M/ 气

4、体：Vm=RT/p积分(jfn) r*ppppppVpVggmllmddll曲曲*rppRTrMln2 第9页/共18页第十页，共18页。Kelven公式(gngsh) 式中所有(suyu)物理量用SI制单位 理解公式： (1) 对于凸曲面，r为正， ，粒径r越小，Pr*越大。（液滴小，蒸气压高） 1 *rpp(2) 对于凹曲面，r为负，即曲面上蒸气压 1 *rpprRTMpp*r12ln *rppRTrMln2 解释： 毛细管凝结现象硅胶干燥原理 硅胶，具毛细空隙，对水润湿成凹面，蒸气压，易凝结。 第10页/共18页第十一页，共18页。思考(sko)： 静置一段时间何种状态？第11页/共18

5、页第十二页，共18页。推导：Kelven公式应用(yngyng)于固体表面时 rRTMpp*r12lnls 根据(gnj)Henry定律，p=Kc，代入得 理解公式：r越小，cr越大，即粒径越小，其溶解度越大。 解释：陈化现象沉淀经一段时间，小粒消失，大粒长大。 大粒；溶解度小，已饱和结晶 小粒；未饱和溶解 rRTMccr12lnls0 初沉淀 第12页/共18页第十三页，共18页。新相刚生成时，粒径非常小，其蒸气压或溶解度较大(jio d)，因此会出现一些“过头”现象，体系处于亚稳状态，包括： 新相生成新相生成产生现象产生现象1 蒸气冷凝蒸气冷凝过饱和蒸气过饱和蒸气2 液体蒸发液体蒸发过热液

6、体过热液体3 液体凝固液体凝固过冷液体过冷液体4 溶质结晶溶质结晶过饱和溶液过饱和溶液第13页/共18页第十四页，共18页。人工降雨：撒入固体，形成凝聚中心(冰晶） 1过饱和蒸气(zhn q) 现象：蒸气超过饱和(boh)蒸气压而未凝结成液体 原因：微小液滴，具较大蒸气压，在正常的饱和蒸气压下难以生成，形成过饱和蒸气。一旦液滴形成，蒸气压，迅速液化。天空中常有过饱和蒸气。 演示第14页/共18页第十五页，共18页。2过热液体 现象：液体达到正常沸点不沸腾，温度继续(jx)上升 (1) 刚形成小泡内（凹面）蒸气(zhn q)压低于正常大气压例按kelven公式计算，r=5107 m的小泡内蒸气(zhn q)压为0.998patm 原因：(2) 刚形成的小泡受到极大的附加压力（主要原因） 按Laplace公式计算，5107 m的小泡，p曲= 2.33patm 因此需升高温度，产生更大蒸气压以对抗p曲 爆沸与防止：过热液体一旦沸腾，p曲，形成爆沸。加沸石防止。 (3) 液体静压力（较小，可忽略）第15页/共18页第十六页，共18页。3过冷液体(yt) 现象：液体熔点以下仍不凝固。如纯水可冷至40C 原因：极细微的晶粒有较大的蒸气压（或较大化学势），不能与液相化学势平衡，因而不易形成。 非晶状固体：过冷液体突然(trn)结晶（