材料物理化学-10界面现象第二部分

材料材料物理化§10界面现第二部分：界面现§10界面现第二部分：界面现§10界面现本章 的重点放在液体的界面上几个液体界面现象的例子几个液体界面现象的例子几个液体界面现象的例子“界面”的概密切接触的两相之间的过渡区称为界（interface），约有几个分子的厚度实际上，当两个不同的物相之间表现了与两个本体中的不同性质的现象就称为界面现象。界面的相接触有：s-s，s-l，s-g，l-l，l-g对于一系而言，界面现象（界面性质）所表现的显著程度，取决于体系的相对界面积大小，相对界面积的大小可以用比表面来表示Ao＝m

Ao＝材料物理材料物理化§10界面现§10.1表面能和表面张§10.1表面Gibbs能和表面张1、表面Gibbs能和表面张力的概从相本体中移到表面成为表面分子（或者说扩大表面积），就必须克服体系的分子间作用力而对体系做功。1、表面Gibbs能和表面张力的概

1、表面Gibbs能和表面张力的概将表面功引入到热力学中，得dU＝TdS―pdV＋γdA＋dH＝TdS＋Vdp＋γdA＋dF＝―SdT―pdV＋γdA＋dG＝―S

BBBBBB

)

材料材料物理化§10界面现§10.1表面Gibbs能和表面张从能量的角度上

γ＝(

)表面层分子的Gibbs能大于相本体中分子Gibbs能。所以表面积越大，表面层分子越多Gibbs能越高§10.1表面Gibbs能和表面张1、表面Gibbs能和表面张力的概 所以从力的角度看，在表面上存在着一§10.1表面Gibbs能和表面张1、表面Gibbs能和表面张力的概材料物理材料物理化§10界面现§10.1表面能和表面张1、表面Gibbs能和表面张力的概从力的角度看，在表面上存在着一种力1、表面Gibbs能和表面张力的概从力的角度看，在表面上存在着一种力材料物理材料物理化§10界面现§10.1表面能和表面张11、表面Gibbs能和表面张力的概材料材料物理化§10界面现§10.1表面Gibbs能和表面张

BBB(dG)p,nB材料物理材料物理化§10界面现§10.1表面能和表面张12、表面张力与温度的关1(

)A,p, ＝－

(

)T,p,nB当温度增加时，大多数液体的表面张力呈直线下降，并且可以预期，当达到临界温度c表面张力趋于零。m 2m式中为液体摩尔体积，是普适常数，对于非极性液体，≈2.2×1－7J·－1。但由于接近临界温度时，气-液界面已经不清晰，所以拉姆齐ay）和希尔茨（ield）2修正 m材料材料物理化§10界面现§10.1表面Gibbs能和表面张2、表面张力与温度的关利用表面张力与材料材料物理化§10界面现§10.2弯曲表面下的附加压力和蒸气§10.2弯曲表面下的附加压力和蒸气1、弯曲表面下的附加在大容器中，大量的液体界面是水平的表面，只有而在尺寸较小的管道中（如玻璃管中），由于表面1、弯曲表面下的附加1、弯曲表面下的附加1、弯曲表面下的附加1、弯曲表面下的附加1、弯曲表面下的附加有一个外表面，液滴的半径为液滴内的压力为p＝p0＋p。如果p。1、弯曲表面下的附加δw2’＝p0δw’＝δw1’+δw2’＝(p0－p’)dV≈-ps1、弯曲表面下的附加δw’≈-ps ps

ps＝R1、弯曲表面下的附加ps＝R

曲率半径越小，附加压力的绝对值越大1、弯曲表面下的附加曲率半径越小，附加压力的绝对值越大1、弯曲表面下的附加如果是凹面，规定R’＜0，则2、弯曲表面的化学kkB

n对于纯液体，等温下：dμB＝Vmdp2、弯曲表面的化学平面(T，p0)—→弯曲面 —→p0μB(T,p’,R’)＝μB(T, 0μB(T,p’,R’)＝μB(T,3、弯曲表面上的蒸气μB(T,p）=

Θ(T,pΘ p4、弯曲表面时的介稳l—→s4、弯曲表面时的介稳材料材料物理化§10界面现§10.3液体界面的性§10.3液体界面的性§10.3.1液体的铺请材料材料物理化§10界面现§10.3液体界面的性§10.3.2溶液的表面张力与浓度的关§10.3.2溶液的表面张力由于水是最广泛的溶剂，所以主要水溶液水的表面张力因加溶液的表面张力升高如果在水中加入了有机化合物，一般情况下有机-有机物间的作用力比水分-水分子作用力小，减小了分（π：表面压γ0、γ分别是纯溶剂和溶液的表面张力，b为常数b≈0.411，K’是与材料材料物理化§10界面现§10.3液体界面的性§10.3.3Gibbs吸附公§10.3.3Gibbs吸附公体系的Gibbs能。只能尽可能收缩液体表面积来降低体系的Gibbs能不同组分在表面层中的数量来降低体系的Gibbs能材料材料物理化§10界面现§10.3液体界面的性§10.3.4分子在两相界面上的定向排§10.3.4分子在两相界面§10