期末复习第15章2014年试题.pptVIP

华东理工大学 East China University of Science And Technology 第十五章 界面现象 纯液体的表面张力 界面张力---增加单位面积时，系统必须得到的可逆界面功。 1 界面张力---界面中单位长度的收缩张力；它沿界面的切线方向作用于边缘上，并垂直于边缘。 界面张力---热力学定义,根据界面相的热力学基本方程推导 （一）两个基本概念－可测的强度性质 可逆界面功 吉布斯界面相模型 单位界面过剩量： 吉布斯单位界面过剩量 以溶剂1为参照，定义溶质i 相对于溶剂1的单位界面过剩量。 界面相的热力学基本方程 吉布斯模型的界面相的热力学基本方程 （2） 吉布斯单位界面过剩量 （二）拉普拉斯方程 （1）气体 g 中半径为 r 的球形液滴 l （2）液体 l 中半径为 r 的球形气泡 g －弯曲界面内外的压力差，称为附加压力，指向曲率半径的中心。 （3） 气体中的气泡 思考题. 如图所示，在玻璃管的两端有两个半径不同的肥皂泡，若打开旋塞，使它们联通，问两泡的大小将如何变化？最后达平衡时的情况是怎样的？ 毛细管上升或下降 毛细管上升或下降 液体的饱和蒸气压随液体压力的变化 （三）开尔文方程 1 微小液滴或毛细管中凸面液体的饱和蒸气压 2 毛细管内凹面液体的饱和蒸气压 3 液体中气泡内的饱和蒸气压与平面液体的相同，因为对液体中的气泡，虽然其液面为凹面，但气泡离平面很近，气泡外凹面处液体的压力与平面液体相同。 凸面 液体的液相压力 越大， 液体的饱和蒸气压 越大。 弯曲液面对液体饱和蒸气压的影响，其实质是液体压力对液体饱和蒸气压的影响。 （四）吉布斯等温方程（主要用于g-l和l-l界面的吸附） 曲线C：表面活性剂 c2 ? 0时， 与c2成线性关系。 正吸附 条件：稀溶液 是纯溶剂即c2 0时的表面张力 （五）铺展系数（主要用于判断l-s和l-l是否铺展） 铺展 不铺展 注： 等于铺展前的系统初态的界面张力减去铺展后的系统终态的界面张力。 （液滴的面积和固体的表面积As 相比可忽略） 对于纯物质 接触角 与 之间的夹角（内含液体） 。 （六）接触角与杨氏方程 平衡时， 杨氏方程 适用条件： a 黏附润湿 b 不润湿 兰缪尔吸附等温式的直线化形式 检验是否符合兰缪尔吸附模型 兰谬尔吸附等温式适用于单分子层吸附。 （七）兰缪尔吸附等温式（用于气固和液固吸附） 吸附系数 b 和单分子层饱和吸附量 是吸附系统的特性参数，b 的单位是[压力]-1，则 bp 无单位。 覆盖率 应用 界面 吸附模型 界面 吸附量 热力学方程 半经验模型 半经验模型 原则上可应用于任何界面，但主要是 g-l和l-l界面 应用于g-s和l-s界面 应用于g-s和l-s界面 多分子层 物理吸附 单分子层 化学吸附 吉布斯界面模型 BET吸附模型 兰缪尔模型 吉布斯吸附等温式 BET吸附等温式 兰缪尔吸附等温式 界面吸附量 例1、293 K时，苯蒸气凝结成雾，其液滴半径为 ，求液滴界面内外的压力差，并计算液滴饱和蒸气压比平面液体饱和蒸气压增加的百分率。已知293 K时液体苯的密度为 ，表面张力 注：拉普拉斯方程和开尔文方程的应用 计算题 解： 10g水的表面积可忽略 例2、20℃时，将10g水分散成半径为10-9m的微小液滴。已知水的密度为998.3kgm-3，表面张力为72.75×10-3N.m-1，水分子的半径为1.2×10-10m。试求：（1）分散液滴的总表面积； （2）恒温恒压分散过程所需最小功； （3）估计一个液滴表面上的分子数。 液滴的个数 液滴的总表面积 解：（1） （2） （3） 例3、已知27℃时水的饱和蒸气压为4.185 kPa，密度为 ，表面张力为 ，摩尔质量为18.02 。 1 求27℃时半径为10-6m的水滴的饱和蒸气压。 2 求27℃时能在毛细管中凝结产生半径为10-6m凹面液体水的最低水蒸气压力。 3 以上 1 和 2 计算结果不同的原因是什么？ 注：开尔文方程的应用 毛细管中凹面液体的饱和蒸气压 微小液滴的饱和蒸气压 液滴和凹面液体的液相压力 不同， 不同。 解： 1 对于微小液滴 2 对于毛细管中凹面液体 3 凸面液体的 ，凹面液体的 ，是因为前者液体的压力大于平面液体的压力，后者液体的压力小于平面液体的压力。恒温下液体压力越大，化学势越大，蒸气压也越大，反之，液体压力越小，蒸气压也越小。因此弯曲液面对液体饱和蒸气压的影响，其实质是液体压力对液体饱和蒸气压的影响。这是 1 和 2 计算结果不同的原因。 293K微小水滴的饱和蒸气压，开尔文方程 例4、293K时，将半径为1cm的球状液体水分散成半径为1×10-8m的液滴。已知293K时