物理化学 小结和例题

物理化学小结和例题第1页，课件共42页，创作于2023年2月在恒温恒压下,可逆地增加系统的表面积dAs,则环境对系统所做的功正比于表面积的增量dG=δW’=dAs1、液体的表面功及表面Gibbs函数表面吉布斯函数第2页，课件共42页，创作于2023年2月对于只有一种表面的多组分系统:dU=TdS-pdV+dAs+∑μBdnBdH=TdS+Vdp+dAs+∑μBdnBdA=-SdT-pdV+dAs+∑μBdnBdG=-SdT+Vdp+dAs+∑μBdnB的物理意义：第3页，课件共42页，创作于2023年2月δW’=

dAs=fdxfdx=2Ldx=f/2L=力/总长

的单位:N·m-1为作用在单位长度上液体表面的收缩力,又称表面张力2、表面张力LL2L第4页，课件共42页，创作于2023年2月表面张力的方向对于平液面,表面张力的方向总是与外力相反,与液面平行且垂直作用于分界线上。LL对于弯曲液面,表面张力的方向与曲面相切,与分界边缘垂直。第5页，课件共42页，创作于2023年2月Δp=pl-pgΔp=pg-pl附加压力的方向：朝着圆心二.弯曲液面的附加压力

TheSaturatedVapourPressureofTheCurvedsurface第6页，课件共42页，创作于2023年2月(1)

该形式的Laplace公式适用于球形液面。(2)Δp与r成反比；对平液面：r→∞，Δp→0，(3)Δp永远指向球心。例:(1)小液滴(2)液体中的气泡(3)肥皂泡Laplace方程第7页，课件共42页，创作于2023年2月(4)毛细管连通两个大小不等的气泡Δp(5)第8页，课件共42页，创作于2023年2月Δp=2/R’=ρgh

h=2/R

ρg2.当曲面为球面的一部分时:毛细现象1.曲率半径R'与毛细管半径R的关系： R'=R/cosq如果曲面为球面

R'=R。第9页，课件共42页，创作于2023年2月足够长的时间半径不同的小水滴p*反比于曲率半径结论：根据液体蒸气压的大小决定于液体分子向空间逃逸的倾向，可知：2.微小液滴的饱和蒸气压—Kelvin公式第10页，课件共42页，创作于2023年2月对于凸液面:r>0pr>p对于凹液面:r<0pr<p对于平液面:r→∞pr=p例：毛细凝结现象：一定T下平液面尚没达到饱和的蒸气而对毛细管内的凹液面已达到饱和或过饱和状态。由pr/p可计算多孔性催化剂的孔径。

喷雾干燥：当水滴的半径小到1×10-9m时，其饱和蒸气压几乎是平液面的3倍。Kelvin公式第11页，课件共42页，创作于2023年2月3.亚稳状态及新相的生成Tp*

l

g露点：T小<T正常小液滴气—液平衡线正常气—液平衡线过饱和蒸气:在一定的温度及其饱和蒸气压下该凝结而未凝结的气体例：人工降雨Wilson云雾室：让放射线通过过饱和蒸气，以此来观察放射线运动的轨迹第12页，课件共42页，创作于2023年2月过热液体:加热到沸点以上也不沸腾的液体∵p=p静+p大气压+Δp=

ρgh+p大气压+2/r∴液体内部产生气泡所需的温度T＞T正常p大气压静液压p静plg例：防止液体的暴沸：

在液体中加入沸石、毛细管等第13页，课件共42页，创作于2023年2月

p*饱和蒸气压T熔点lT小<T大三相平衡点小颗粒sg大颗粒过冷液体:在凝固点以下却不凝固的液体纯净的水可冷到-40度以下而不结冰第14页，课件共42页，创作于2023年2月过饱和溶液：浓度高于溶解度而不结晶的溶液综上所述，由于小颗粒物质的表面特殊性，造成新相难以生成，从而形成四种不稳定状态（亚稳态）——

过饱和蒸气、过热液体、过冷液体、过饱和溶液。第15页，课件共42页，创作于2023年2月三.固体表面SurfaceofSolids

固体与液体表面的不同点:(1)固体表面不像液体那样易于缩小和变形(2)固体表面是不均匀的在固体或液体表面，某种物质的浓度与体相浓度不同的现象称为吸附吸附剂:具有吸附能力的固体物质吸附质:被吸附物质产生吸附现象的原因：固体表面层的分子受力不平衡。δW’=dAs第16页，课件共42页，创作于2023年2月1.物理吸附与化学吸附

物理吸附化学吸附机理：范德华力化学键，表面化学反应选择性：无选择性有选择性吸附层：单分子或单分子层

多分子层吸附热：≈凝聚热≈反应热速率：较快，较慢，易达平衡低温不易平衡稳定性：易发生表面不位移,不易脱附位移,易脱附第17页，课件共42页，创作于2023年2月物理吸附与化学吸附可同时发生或相继发生图15-39CO在铂上的吸附等压线第18页，课件共42页，创作于2023年2月2.等温吸附（1）吸附量的表示方法第19页，课件共42页，创作于2023年2月（2）吸附量随温度、压力和体相浓度而变化第20页，课件共42页，创作于2023年2月3.Freundlich等温式4.Langmuir吸附等温式第21页，课件共42页，创作于2023年2月低压高压第22页，课件共42页，创作于2023年2月1.接触角与杨氏方程slsllsls当＝0°时，三种表面张力失去平衡，则杨氏方程不能用。四.液－固界面theInterfaceofLiquid－Solid

第23页，课件共42页，创作于2023年2月润湿：固体表面上的气体被液体取代的过程。2.润湿现象（1）沾湿将单位面积的液－固界面分开形成气－固和气－液界面所需的功。单位面积上沾湿过程的吉氏函数变内聚功沾湿功第24页，课件共42页，创作于2023年2月（2）浸湿单位面积上浸湿过程的吉氏函数变浸湿功第25页，课件共42页，创作于2023年2月（3）铺展单位面积上铺展过程的吉氏函数变铺展系数内聚功沾湿功第26页，课件共42页，创作于2023年2月三种润湿过程的比较将代入第27页，课件共42页，创作于2023年2月A：NaCl、Na2SO4、KOH、NH4Cl、KNO3等无机盐类，以及蔗糖、甘露醇等多羟基有机物B：醇、醛、酮、羧酸、酯等有机物C：肥皂、8碳以上直链有机酸的碱金属盐、高碳直链烷基硫酸盐和苯磺酸盐等——表面活性剂1.溶液表面的吸附现象

溶质在溶液表面层浓度与体相浓度不同的现象，称为溶液表面的吸附*五、溶液表面的吸附第28页，课件共42页，创作于2023年2月Γ—在单位面积的表面层中所含溶质的物质的量与同量溶剂在本体中所溶质的物质的量的差值，称溶质的表面吸附量或表面过剩。2.表面过剩与Gibbs吸附等温式正吸附负吸附*c—

溶质在本体中的平衡浓度（或活度）。第29页，课件共42页，创作于2023年2月Gibbs公式的验证(1)鼓泡法:(2)切层法:(NcBain)切层厚度:0.1mm,误差:<10%(3)放射性同位素示踪法:(Salley,Dxon)测量厚度:0.006mm第30页，课件共42页，创作于2023年2月3.表面活性剂在吸附层的定向排列和吸附量第31页，课件共42页，创作于2023年2月第32页，课件共42页，创作于2023年2月ΓΓ∞c应用：

由Γ∞求每个被吸附的表面活性物质分子的横截面

吸附趋于饱和时可用Langmuir吸附等温式来表示吸附量与浓度的关系。第33页，课件共42页，创作于2023年2月例:19℃时丁酸水溶液的表面张力可表示为:试计算(1)c=0.200mol/dm3时Γ(2)bc>>1时的Γ∞,并计算丁酸分子所占面积第34页，课件共42页，创作于2023年2月填空题1.半径为r的球形肥皂泡内的附加压力是

。Answer:ΔP=4γ/r

2.液滴的半径越小,饱和蒸气压越

，液体中的气泡半径越小,气泡内液体的饱和蒸气压越

。Answer:大;小

3.憎液固体，其表面不能为液体所润湿，其相应的接触角θ

90°。Answer:大于

上页

下页第35页，课件共42页，创作于2023年2月4.相同温度下，同一液体，随表面曲率半径不同具有不同的饱和蒸气压，以P平、P凹、P凸分别表示平面、凹面和凸面液体上的饱和蒸气压，则三者的关系是

。Answer:P凸P平P凹5.HLB称为表面活性剂的

，根据它的数值可以判断其适宜的用途，作为水/油型乳状液的乳化剂的HLB值的范围是

。Answer:亲水亲油平衡值;2~6上页

下页第36页，课件共42页，创作于2023年2月6.加入表面活性剂，使液体的表面张力

，表面层表面活性剂的浓度一定

它在体相的浓度。Answer:降低

大于7.已知293.15K时水的表面张力为7.275×10-2N·m-1，当293.15，Pθ水的表面积增大4×10-4m2时,体系的ΔG为

J。Answer:2.9110-5G=

A上页

下页第37页，课件共42页，创作于2023年2月8.润湿液体在毛细管中上升的高度与毛细管内径成

关系，与液体的表面张力成

关系。Answer:反比例

正比例h=2cosθ/gr

–表面张力r–毛细管半径9.温度升高时，纯液体的表面张力

。

Answer:减小上页

下页第38页，课件共42页，创作于2023年2月选择题1.氧气在某固体表面上的吸附，温度在400K时进行的速度较慢，350K时更慢，该吸附过程主要是：（）A.物理吸附B.化学吸附C.不能确定D.A和BAnswer:B化学吸附需要活化能。吸附速度慢，温度升高，活化分子的数目增多。上页

下页第39页，课件共42页，创作于2023年2月2.在一支干净的粗细均匀的U形玻璃毛细管中注入一滴纯水，两侧液柱的高度相同，然后用微量注射器从右侧注入少许正丁酸水溶液，两测液柱的高度将是（）A.相同B.左侧高于右侧C.右侧高于左侧Answer:B正丁酸使水的表面张力降低，使弯曲液面的附加压力减小。

上页

下页第40页，课件共4