第三讲三个公式概述.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 2.最大气泡压力法 当r气泡＝r毛细管时，r最小，?p有最大值 用最大气泡法测量液体表面张力的装置如图所示：将毛细管垂直地插入液体中，其深度为h 。由上端通入气体，在毛细管下端呈小气泡放出，小气泡内的最大压力可由 U 型管压力计测出。 2.3.4 表面张力的测定方法 * 3、滴重法 让被测液体通过毛细管滴尖流出，落入一个容器内，待积聚至足够重量后，计算出每滴液滴平均重量W，根据Tate定律， 表面张力能拉住液体的最大重是为滴尖周长和液体表面张力的乘积。 由实验测得的每滴液体重mg，由密度确定每滴液体体积，这样便可得到R/v1/3。由表查出相应的f 值，正确的γ值为： 《界面化学》p19表1－4 此方法也可用于液-液(如油-水)界面张力的测定，即使一种液体在另一种液体中形成液滴，并按下式计算界面张力γ12：如：水和油的密度差。 如果待测的液体不能湿润管尖材料，r取内径，反之取外径。 应用此方法实验时，管尖要磨平，不能有缺口。对于挥发性液体，必须将实验系统密封好，以防止蒸发而引起损失，同时应当使液滴缓慢地脱落 2.3.4 表面张力的测定方法 * 4 、圆环法 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 在图中，水平接触面的圆环（通常用铂环）被提拉时将带起一些液体，形成液柱(b)。环对天平所施之力由两个部分组成：环本身的重力W和带起液体的重力 p=mg 。p 随提起高度增加而增加，但有一极限，超过此值环与液面脱开，此极限值取决于液体的表面张力和环的尺寸。这是因为外力提起液柱是通过液体表面张力实现的。因此，最大液柱重力 mg 应与环受到的液体表面张力垂直分量相等。设拉起的液柱为圆筒形，则 2.3.4 表面张力的测定方法 * 其中 R 为环的内半径，r 为环丝的半径。但实际上拉起的液柱并不是圆筒形，而常如图（c）所示的那样偏离圆筒形。为修正实际所测重力与实际值的偏差，引入校正因子 f。即 ??????????????????????????????? 脱环法操作简单，但由于应用经验的校正系数使方法带有经验性。对于溶液，由于液面形成的时间受到限制，所得结果不一定是平衡值。 （P为两部分质量和） f是R3/V 和R/r的函数 教材P12图1-10 2.3.4 表面张力的测定方法 * 5、吊片法（静态、动态） 教材p13 采用平板部分垂直插入液体，底边与液体接触，平板用细丝挂在天平的一端，在天平的另一端加上砝码直到平板达到平衡不再移动为止。此时砝码的重量就是被提上来的液体加上平板自身的重量，如图1.11所示。 另外可以用一种静态的吊板法测定表面张力。如图1.11所示，将平板插入液体后，如果该液体对平板湿润，则产生毛细升高现象，h为液面升高端点力水平液面的距离，θ为接触角， 这样，如果在用分离法测定W砝码的同时，有用一台测高计测定h，用式（1.38）和公式（1.39）就可以在一个实验中同时测定液体的表面张力和平板材料与该液体的接触角。 由上可知，吊板法的基本特点是直观可靠，而且不需要校正因子，这与其它脱离法有所不同。但为了使吊板全被待测液体湿润，则需要预先将吊板加工成粗糙表面，并处理得非常洁净。 （1.38） （1.39） 2.3.4 表面张力的测定方法 * 例题3 已知 300K 时，某液体的密度 ρ＝1.6×103kg·m-3，毛细管的半径 r＝0.001m ，毛细管插入液体中的深度 h＝0.01m ，小气泡的最大表压 p(最大)＝207Pa。问该液体在 300k 时的表面张力为若干？ 解：当毛细管中足够细时，管下端出现的弯月形液面，可视为球面的一部，随着小气泡的变大，气泡的曲率半径将变小，当气泡的半径等于毛细管的半径时，液面曲率半径最小。由拉普拉斯公式可知，小气泡所承受的附加压力，在数值上应为气泡内外的压力差。 一般测量时，若保证毛细管口刚好与液面相接触，则可忽略液柱压差 ρgh。 例题. 例题.1、2. 教材P19~20 * 2.4 Kelvin公式 * 2．4．1 Kelvin公式的证明 根据杨-拉普拉斯公式，跨过曲面存在着压力差Δp。对于液体来说，增加压力就相当于增加了化学势，因此与小液滴平衡的蒸汽压一定比与大平面液体平衡的蒸汽压大。假定液体不可压缩，温度恒定，则根据热力学定律可知：压力改变对摩尔自由能的影响为：