表面张力与润湿作用.pptVIP

第三章 表面张力与润湿作用;第一节 液体的表面张力; 表面张力的力学定义是作用于液体表面上任何部分单位长度直线上的收缩力，力的方向是与该直线垂直并与液面相切。单位为mN·m-1。 从能量角度去认识， ;因此， 是不同的指定条件下，扩大单位面积，体系内能，焓，Helmhotz自由能，Gibbs自由能的增量。;是液体的总表面能增量，或简称表面能。;三．决定和影响液体表面张力的主要因素 1.物质的本性 液体的表面张力（或表面自由能）表示将液体分子从体相拉到表面上所做功的大小，故于液体分子间相互作用力的性质与大小有关。相互作用强烈，不易脱离体相，表面张力就大。;2.温度的影响 温度升高，分子键引力减弱，故表面张力多随温度升高而减小。同时，温度升高液体的饱和蒸气压增大，气相中分子密度增加，也是气相分子对液体表面分子的引力增大，导致液体表面张力减小。当温度达到临界温度Tc时，液相与气相界线消失，表面张力降为零。;3.压力的影响 随压力增大，表面张力减小。低压下影响不明显，高压下可能引起比较明显的变化。 ; 由于表面张力的作用，在弯曲表面的液体与平面不同，在曲界面两侧有压力差，或者说表面层处的液体分子总是受到一种附加的指向球心的收缩压力ps。附加压力总是指向液面的曲率中心, 液面突向的一侧压力小。; 曲界面两侧压力差与曲率半径的关系 ;液珠：;毛细上升和下降; 若液体不能润湿管壁，则毛细管内的液面呈凸面。因为液面下方液相的压力比同高度具有平面的液体中的压力高，亦即比液面上方气相压力大，所以管内液柱反而下降，下降的深度h也与△p成正比。;第八章 弯曲液面上的蒸气压-Kelvin公式与毛细凝结;引入Laplace公式 ;1mol大块液体 p0蒸气 pr蒸气;由Kelvin公式可知： 1）当液面为凸液面时，r0, PrP0 2）当液面为凹液面时，r0, PrP0 3) 当液面为平液面时， r=∞, Pr=P0 空气中的小液珠表面的蒸气压升高。 人工降雨：当大气中已有大量水汽，已形成过饱和的蒸汽，但不下雨，加入AgI晶种可以使??饱和的蒸汽迅速凝结，从而降雨。 ;二.毛细凝结 曲率半径极小的凹液面蒸气压降低能很好得说明孔性材料中的毛细凝结现象。 这一现象表示:气体在低于其正常饱和蒸气压时可以在孔性固体毛细孔中的凹液面上凝结。 应用：硅胶干燥空气。; 第三节 润湿作用与接触角 ;沾湿;铺展;浸湿;二.接触角与Young方程 将一液体滴到一平滑均匀的固体表面上，若不铺展，将形成一平衡液滴，其形状由固液气三相交界面处所作气液界面之切线经液滴至固液界面所成之夹角决定，此角称为该种液体在所研究固体表面上之接触角，或称润湿角。接触角常以θ表示。;该式称为Young方程或润湿方程。 θ越小，润湿过程越易进行。 习惯上，θ90℃, 为不润湿 θ90℃, 为润湿;三.决定和影响接触角大小的一些因素 1.物质的本性 由杨氏方程，θ由 ， ， 决定。对于指定的固体，液体表面张力越小，其在该固体上的θ也越小。对于同一液体，固体表面能越大，θ越小。 θ反应了液体与固体表面亲和作用大小，亲和力越强越易于在表面上展开， θ越小。 ;2.接触角滞后现象 ;产生接触角滞后现象的原因 ;（2）表面不均匀性 因各种原因固体表面有不同表面能的区域使得θ大小与表面组成有关。若表面由性质1和2的物质组成，各占表面分数f1和f2，某种液体在各纯组成的物质上的θ分别为θ1和θ2，混合表面的θ为：;3.吸附及其他因素对接触角的影响 固体表面，特别是高能固体表面能自发地从周围环境中吸附某些组分而降低表面能，同时也改变了表面性质，从而影响θ大小。 其他如温度，液滴形成时间等都能对接触角产生影响。 ;四.常用的接触角测量方法 1.角度测量法 2.液高法 3.透过法测粉体上的接触角;润湿现象应用; 第七节 固体表面能及其测定 ;二.低能表面与高能表面 已知有机固体