37 表面张力,附加压力

1、作业：1，2，3，4阅读：A. 7.71第十一章 表面化学与胶体的基本知识Chapter 11 Interface Chemistry and Colloid引言：表面化学(界面化学)：研究各种相界面的性质，具有巨大界面积系统的特殊性质(界面效应)。 胶体：是一类具有巨大界面积的系统。 应用 广泛。本章：实用性强，科研活跃。以前各章为什么不提出表面的特殊性。2111 基本概念gl表面一、表面功 (Surface work)1. 表面分子的特殊性受力情况特殊： 内部分子：合力为0 热运动不需要做功 表面分子：不对称力场(不均匀力场) 分子倾向于钻入液体内部 能量情况特殊： 将一个内部分子移动到表

2、面上，环境要克服不 对称力场而作功。 (表面分子) (内部分子)32. 表面功将内部分子移至表面，环境作功。结果 (1)分子能 量增加，(2) 系统A，因此称“表面功”。 定义：在等温等压定组成的条件下，可逆地增大系统的表面积时所作的功，W 计算：等T、p、组成时，可逆增大面积dA，则若比例系数为 - ，则4二、表面能 (Surface energy)1. 表面能： 的物理意义：为系统增大1m2表面积时环境所作的表面功，即1m2表面上的分子比同数量的内部分子多出的能量， 称比表面能，J.m-2。 Specific surface energy 表面能： A52. 表面热力学的基本关系式和的定义

3、任意系统(W =0)的基本关系式为6任意系统的基本关系式为7在表面热力学中，W为表面功8 以上四式是全微分 其中 分别为比表面Gibbs函数9三、表面张力 (Surface tension)表面的不对称力场表面分子企图“钻入” 内部表面收缩(A)：即宏观存在表面收缩力1. 定义：作用在表面上，企图使表面收缩的力，N.m-1。它是表面不对称力场的度量。102. 与比表面能的关系：lFdx膜环境以力F将理想横杆可逆下拉距离dx，则W -Fdx (环境作功) -F上dx (可逆) - (2l)dx - dA即 - dA- dA 11结论：与是两个意义不同、单位不同、数值相同、量纲相同的物理量。两者相

4、通，是同一表面性质的两种不同描述方式。统称表面张力，符号。其他界面张力： s-g， l-l ， s-l ， s-s123. 影响表面张力的主要因素所以 与T，p，组成有关。对一指定的液体， f（T，p）(1) T 对 的影响：T，l-g差异， 即 p对 的影响很小(2) p对 的影响：13四、巨大表面系统是热力学不稳定系统表面能A随A的增大而增大例如：1g水（25C） (1) 球体，A=4.8510-4 m2， A = 3.510-5 J， 可忽略；(2) 若为r10-9m的小球， A=3000 m2， A = 220 J。(可使1g水升温50K)因此，巨大表面系统是高G系统14112 弯曲表

5、面下的附加压力(Additional pressure under curved surface)一、附加压力的产生以液体表面为例ABpp外平面AB，受力平衡，pp外15ABpp外凸面AB， 不能完全抵消，合力指向液体内部，p p外ABpp外凹面AB， 不能完全抵消，合力指向外部，p p外定义：界面两侧(p与p外)的压力差，p产生原因：在弯曲界面上，表面张力不能相互抵消。p的方向：p加在曲率半径中心一侧16r设想剖面二、附加压力的大小Young-Laplace方程以半径为r 的小液滴为例YL方程(1) 意义：p是由引起的一种表面现象。(2)小气泡大气泡17(3) 对由液膜形成的气泡，YL方程为(4) 其他弯曲界面的YL方程：例：室温时小水滴，r =1mm时， p200Pa (1.5mmHg)r =10-5mm时， p1