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维修组教育训练讲义 《设备故障分析》 维修组教育训练讲义 1) 定向作用力（静电力） d+ 与 d – 互相有吸引作用 ? 静电吸引 2) 诱导作用力 3) 分散作用力 Cl-Cl e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- non-polar INDUCED DIPOLE d- d+ TEMPORARY DIPOLE non-polar Cl-Cl e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- d- d+ Dispersion (weakest and very short-lived) 表面力的作用： 液体: 总是力图形成球形表面来降低系统的表面能。 固体: 使固体表面处于较高的能量状态(因为固体不能流动),只能借助于离子极化、变形、重排并引起晶格畸变 来降低表面能，其结果使固体表面层与内部结构存在差异。 二、晶体表面结构 1. 离子晶体表面 超细结构(微观质点排列) 显微结构(表面几何状态) 说明： 离子晶体MX在表面力作用下，处于表面层的负离子X在外侧不饱和，负离子极化率大，通过电子云拉向内侧正离子一方的极化变形来降低表面能。这一过程称为松弛，它是瞬间完成的，接着发生离子重排。 NaCl 晶 体 离子晶体表面的电子云变形和离子重排 NaCl 晶 体 离子晶体表面的电子云变形和离子重排 从晶格点阵稳定性考虑作用力较大，极化率小的正离子应处于稳定的晶格位置而易极化的负离子受诱导极化偶极子排斥而推向外侧，从而形成表面双电层。重排结果使晶体表面能量趋于稳定。 NaCl形成双电层厚度为0.02nm,在Al2O3、SiO2、ZrO2等表面上也会形成双电层。 ub 为破坏化学键所需能量 us 为表面能 2. 离子晶体的表面能 为0K时的表面能； LS 为1m2表面上的原子数； nis、nib分别表示第i个原子在晶体表面和 晶体体内最邻近的原子数; Uo 为晶格能； N 为阿佛加德罗常数。 1. 共价晶体表面能 三、固体的表面能 共价键不必考虑长程力的作用，表面能大小等于破坏单位面积上全部键所需能量的一半。 说明： 实际表面能比理想表面能的值低，原因可能为： (1) 可能是表面层的结构与晶体内部相比发生了改变，表面被可极化的氧离子所屏 蔽，减少了表面上的原子数。 (2) 可能是自由表面不是理想的平面，而是由许多原子尺度的阶梯构成，使真实面积比理论面积大。 总结 固体和液体的表面能与温度、气压、第二相的性质等条件有关。温度上升，表面能下降。 1、弯曲表面效应 由于表面张力作用，弯曲表面存在一个附加压力△P。 四、 界面行为 凸表面蒸气压 平表面蒸气压 凹表面蒸气压 平 面 r →∞ lnP/P0=0 P=P0 凸平面 r0 lnP/P00 PP0 凹平面 r0 lnP/P00 PP0 弯曲表面的蒸气压与曲率半径的关系的开尔文公式： M:摩尔质量 R：摩尔气体常数（8.31J. Mol-1.K-1） T：温度 毛细现象 （a）水在毛细管中上升；（b）水银在毛细管中下降 当r很小时，△P称为毛细管力。 C-特殊晶粒的溶解度，C0-普通晶粒的溶解度，γsl-固、液界面能，M-分子量，r-特殊晶粒的半径，d—固体密度。 也可用开尔文公式表示固体溶解度： 润湿是固－液界面上的重要行为。 应用：机械的润滑、金属焊接、陶瓷和搪瓷的 坯釉结合、陶瓷与金属的封接等。 定义：固液接触后，体系吉布斯自由焓降低时 就称为润湿。 分类：： 2、 润湿 按润湿程度 附着润湿铺展润湿浸渍润湿 附着润湿 铺展润湿 浸渍润湿 ● 附着润湿 指固体与液体接触后，液-气界面、固-气界面变成为固-液界面。 此时系统自由焓变化： l 铺展润湿: 液体滴落在固体表面，可能出现三种情况： θ=0°完全润湿 θ90°润湿 θ90°不润湿 不计液体重力和粘度： 可以看出： 当γsv-γsl＞0 时，cosθ0 ，θ90°，润湿； 当γsv-γsl0 时，cosθ0，θ90°，不润湿。 F=γsv-γsl 叫润湿张力。 F愈大，愈容易润湿。 γsv γsl是湿润的先决条件。 当