第四章界面現(xiàn)象和吸附1PPT優(yōu)秀課件

1、第四章 界面現(xiàn)象和吸附4.1 表面張力及表面Gibbs自由能4.2 彎曲界面的一些現(xiàn)象4.3 潤濕和鋪展4.4 固體表面的吸附作用4.5 吸附等溫方程式4.6 固-氣界面吸附的影響因素4.7 固體-溶液界面吸附一、表面和界面一、表面和界面 (surface and interface) 界面是指兩相接觸的約幾個分子厚度的過渡區(qū)，若其中一相為氣體，這種界面通常稱為表面。 常見的界面有：氣-液界面，氣-固界面，液-液界面，液-固界面，固-固界面。 嚴格講表面應(yīng)是液體和固體與其飽和蒸氣之間的界面，但習(xí)慣上把液體或固體與空氣的界面稱為液體或固體的表面。1.氣-液界面空氣空氣4CuSO溶液氣氣- -液液

2、界面界面2.氣-固界面氣氣- -固界面固界面3.液-液界面2H OHg液-液界面玻璃板玻璃板Hg2H O液液- -固界面固界面4.液-固界面5.固-固界面鐵管鐵管CrCr鍍層鍍層固固- -固界面固界面二、界面現(xiàn)象二、界面現(xiàn)象 1、定義、定義 在任何兩相界面上都可以發(fā)生復(fù)雜的物理或化學(xué)現(xiàn)在任何兩相界面上都可以發(fā)生復(fù)雜的物理或化學(xué)現(xiàn)象，總稱為象，總稱為表面現(xiàn)象表面現(xiàn)象。界面現(xiàn)象所討論的是在相界面。界面現(xiàn)象所討論的是在相界面上發(fā)生的一些行為。對于多相體系，在討論其熱力學(xué)上發(fā)生的一些行為。對于多相體系，在討論其熱力學(xué)性質(zhì)時，并未考慮其界面的特殊性質(zhì)，這是因為在通性質(zhì)時，并未考慮其界面的特殊性質(zhì)，這是因

3、為在通常情況下，體系中物質(zhì)的表面分子占全部分子的比例常情況下，體系中物質(zhì)的表面分子占全部分子的比例很小，可以忽略不計。但當表面分子所占比例很大時，很小，可以忽略不計。但當表面分子所占比例很大時，其界面層的性質(zhì)就必須考慮。其界面層的性質(zhì)就必須考慮。2、影響因素、影響因素 一般，表面現(xiàn)象與體系的分散程度有關(guān)，分散程一般，表面現(xiàn)象與體系的分散程度有關(guān)，分散程度越高，表面現(xiàn)象越明顯。常用比表面來表示物質(zhì)的度越高，表面現(xiàn)象越明顯。常用比表面來表示物質(zhì)的分散程度。分散程度。 1 1）比表面）比表面（specific surface area） 比表面通常用來表示物質(zhì)分散的程度，有兩比表面通常用來表示物質(zhì)分

4、散的程度，有兩種常用的表示方法：一種是單位質(zhì)量的固體所具種常用的表示方法：一種是單位質(zhì)量的固體所具有的表面積；另一種是單位體積固體所具有的表有的表面積；另一種是單位體積固體所具有的表面積。即：面積。即：ss00 AAAAmV或 式中，式中，m 和和 V 分別為固體的質(zhì)量和體積，分別為固體的質(zhì)量和體積，As為其表面積。目前常用的測定表面積的方法有為其表面積。目前常用的測定表面積的方法有BET法和色譜法。法和色譜法。2）分散度與比表面分散度與比表面 把物質(zhì)分散成細小微粒的程度稱為分散度。把物質(zhì)分散成細小微粒的程度稱為分散度。把一定大小的物質(zhì)分割得越小，則分散度越高，把一定大小的物質(zhì)分割得越小，則分

5、散度越高，比表面也越大。比表面也越大。 例如，把邊長為例如，把邊長為1 cm的立方體的立方體1 cm3 ，逐漸分，逐漸分割成小立方體時，比表面將以幾何級數(shù)增長。割成小立方體時，比表面將以幾何級數(shù)增長。 分散程度越高，比表面越大，表面能也越高。 可見達到nm級的超細微粒，具有巨大的比表面積，因而具有許多獨特的表面效應(yīng)，成為新材料和多相催化方面的研究熱點。第一節(jié)第一節(jié) 表面張力和表面能表面張力和表面能一、凈吸力和表面張力概念一、凈吸力和表面張力概念 1、凈吸力、凈吸力 表面層分子與內(nèi)部分子相比所處的環(huán)境不同。表面層分子與內(nèi)部分子相比所處的環(huán)境不同。 體相內(nèi)部分子所受四周鄰近相同分子的作用力是對稱的

6、，各個方向的力彼此抵銷； 但是處在界面層的分子，一方面受到體相內(nèi)相同物質(zhì)分子的作用，另一方面受到性質(zhì)不同的另一相中物質(zhì)分子的作用，其作用力未必能相互抵銷，因此，界面層會顯示出一些獨特的性質(zhì)。 對于單組分系統(tǒng)，這種特性主要來自于同一物質(zhì)在不同相中的密度不同；對于多組分系統(tǒng)，則特性來自于界面層的組成與任一相的組成均不相同。 最簡單的例子是液體及其蒸氣組成的表面。最簡單的例子是液體及其蒸氣組成的表面。 液體內(nèi)部分子所受的力可液體內(nèi)部分子所受的力可以彼此抵銷，但表面分子受到以彼此抵銷，但表面分子受到體相分子的拉力大，受到氣相體相分子的拉力大，受到氣相分子的拉力小（因為氣相密度分子的拉力?。ㄒ驗闅庀嗝芏?/p>

7、低），低），所以表面分子受到垂直所以表面分子受到垂直于液體表面，指向液體內(nèi)部的于液體表面，指向液體內(nèi)部的合吸力，稱為凈吸力。合吸力，稱為凈吸力。界面現(xiàn)象的本質(zhì) 這種作用力使表面有自動收縮到最小的趨勢，并這種作用力使表面有自動收縮到最小的趨勢，并使表面層顯示出一些獨特性質(zhì)，使表面層顯示出一些獨特性質(zhì)，如表面張力、表面吸如表面張力、表面吸附、毛細現(xiàn)象、過飽和狀態(tài)等。附、毛細現(xiàn)象、過飽和狀態(tài)等。2、表面能、表面能 若將液體內(nèi)部分子從液體內(nèi)部移向表面，就要克若將液體內(nèi)部分子從液體內(nèi)部移向表面，就要克服向內(nèi)的凈吸力，而作功。這種功為非體積功服向內(nèi)的凈吸力，而作功。這種功為非體積功 W 表面功。外界消耗的

8、功儲存于液面，成為表面分子所表面功。外界消耗的功儲存于液面，成為表面分子所具有的額外的勢能，稱為表面能。具有的額外的勢能，稱為表面能。 3、表面張力、表面張力 由于表面層分子始終受到一個指向液體內(nèi)部的引力由于表面層分子始終受到一個指向液體內(nèi)部的引力作用，因此液體表面層分子總是有向液體內(nèi)部移動的趨作用，因此液體表面層分子總是有向液體內(nèi)部移動的趨向，力圖縮小液體表面積。因此，可認為，液體表面上向，力圖縮小液體表面積。因此，可認為，液體表面上存在使液面繃緊的張力，稱為存在使液面繃緊的張力，稱為表面張力。表面張力表面張力。表面張力的本質(zhì)是由分子間力引起的。的本質(zhì)是由分子間力引起的。 1 1）定義）定義

9、 A、增加單位表面積所消耗的功。增加單位表面積所消耗的功。由于表面張力的存在，所以要把液體內(nèi)部的分由于表面張力的存在，所以要把液體內(nèi)部的分子搬到表面使表面積增加，就必須克服張力，對子搬到表面使表面積增加，就必須克服張力，對系統(tǒng)作非體積功系統(tǒng)作非體積功 W 。所以表面張力（。所以表面張力（ 或或 ）比表面功，增加單位表面積時所消耗的功。比表面功，增加單位表面積時所消耗的功。單位為單位為 J/m2 或或 N/m 。 恒溫恒壓下，可逆非體積功等于體系的吉布斯恒溫恒壓下，可逆非體積功等于體系的吉布斯自由能變化值，即：自由能變化值，即：dGT,p =W =dAs 比表面自由能，增加單位表面積比表面自由能

10、，增加單位表面積時吉布斯函數(shù)的變化值。時吉布斯函數(shù)的變化值。 B、可認為是作用在金屬絲框單位長度上的力可認為是作用在金屬絲框單位長度上的力 從液膜自動收縮的實驗，可以很好地認識從液膜自動收縮的實驗，可以很好地認識這點。這點。 將一含有一個活動邊框的金屬線框架放在將一含有一個活動邊框的金屬線框架放在肥皂液中，然后取出懸掛，活動邊在下面。肥皂液中，然后取出懸掛，活動邊在下面。由于金屬框上的肥皂膜的表面張力作用，由于金屬框上的肥皂膜的表面張力作用，可滑動的邊會被向上拉，直至頂部?？苫瑒拥倪厱幌蛏侠?，直至頂部。2 l2 l2 l2 l2 l2 l2 l2 l2 l2 l2 l2 l2 l2 l2 l

11、2 l2 l2 l2W2 l2W2 l2W2 l2W2 l2W2 l2W2 l2W2 l2W2 l2W2 l2W2 l2W2 l2W2W1W2 l12=()FWW g=2 l2W2 l2W2 l2W2 l2W2 l2W2 l2W2 l2W2 l2W2 l2W2 l2W2 l2W2 l2W 如果在活動邊框上掛一重如果在活動邊框上掛一重物，使重物質(zhì)量物，使重物質(zhì)量W2與邊框質(zhì)與邊框質(zhì)量量W1所產(chǎn)生的重力所產(chǎn)生的重力F與總的與總的表面張力大小相等方向相反，表面張力大小相等方向相反，則金屬絲不再滑動。則金屬絲不再滑動。 這時這時 l 是滑動邊的長度，因膜有兩個是滑動邊的長度，因膜有兩個面，所以邊界總長

12、度為面，所以邊界總長度為2l， 就是就是作作用于單位邊界上的表面張力。用于單位邊界上的表面張力。2W1W2 l12=()FWW g=F=2 l3）方向）方向如圖如圖 ， 有一金屬絲環(huán)，環(huán)上系一絲線圈，把金有一金屬絲環(huán)，環(huán)上系一絲線圈，把金屬絲環(huán)同絲線圈一起浸在皂液中，然后取出，環(huán)中屬絲環(huán)同絲線圈一起浸在皂液中，然后取出，環(huán)中就形成一層液膜，絲線圈可在液膜上自由運動。就形成一層液膜，絲線圈可在液膜上自由運動。 若將線圈內(nèi)液膜刺破，絲線圈即被彈開形成圓若將線圈內(nèi)液膜刺破，絲線圈即被彈開形成圓形，就好像液面對絲線圈沿著環(huán)的半徑方向有向外形，就好像液面對絲線圈沿著環(huán)的半徑方向有向外的拉力一樣。由此可推

13、知，液膜未被刺破時，絲線的拉力一樣。由此可推知，液膜未被刺破時，絲線也受到同樣的拉力，只是凈力為也受到同樣的拉力，只是凈力為 0 。 在兩相(特別是氣-液)界面上，處處存在著一種張力，這種力垂直于表面的邊界，指向液體方向并與表面相切。 把作用于單位邊界線上的這種力稱為表面張力，用 或 表示。表面張力的單位是：1N m二、影響表面張力的因素二、影響表面張力的因素1、物質(zhì)本性物質(zhì)本性純物質(zhì)的表面張力與分子的性質(zhì)有關(guān)，通常是：純物質(zhì)的表面張力與分子的性質(zhì)有關(guān)，通常是：2、相界面性質(zhì)相界面性質(zhì) Antonoff 發(fā)現(xiàn)，兩種液體之間的界面張力是兩發(fā)現(xiàn)，兩種液體之間的界面張力是兩種液體互相飽和時的表面張力

14、之差，即種液體互相飽和時的表面張力之差，即 水因為有氫鍵，所以表面張力也比較大。水因為有氫鍵，所以表面張力也比較大。 金屬鍵金屬鍵 離子鍵離子鍵 極性共價鍵極性共價鍵 非極性共價鍵非極性共價鍵這個經(jīng)驗規(guī)律稱為這個經(jīng)驗規(guī)律稱為 Antonoff 規(guī)則規(guī)則1,2123、溫度、溫度 溫度升高，表面張力減小。因為：溫度升高，表面張力減小。因為：溫度升高，體積增大，分子間距增大，體內(nèi)分子對溫度升高，體積增大，分子間距增大，體內(nèi)分子對表面層分子的作用力減??；表面層分子的作用力減??； 溫度升高，氣相蒸氣壓變大，密度增大，氣相分子溫度升高，氣相蒸氣壓變大，密度增大，氣相分子對液體表面分子的作用力增強。對液體表

15、面分子的作用力增強。但少數(shù)物質(zhì)（鋼液、銅合金以及一些硅酸鹽和爐渣）但少數(shù)物質(zhì)（鋼液、銅合金以及一些硅酸鹽和爐渣）的表面張力隨溫度升高增加。原因尚無定論，有人認為：的表面張力隨溫度升高增加。原因尚無定論，有人認為： 鋼液在溫度上升時，一方面分子間距增大，作用力鋼液在溫度上升時，一方面分子間距增大，作用力減弱，但另一方面，鋼水中吸附的使表面張力降低的表減弱，但另一方面，鋼水中吸附的使表面張力降低的表面活性物質(zhì)減少，后者作用大于前者，所以，表面張力面活性物質(zhì)減少，后者作用大于前者，所以，表面張力隨溫度升高而增加；隨溫度升高而增加； 爐渣在溫度升高時，復(fù)合離子離解為簡單離子，使爐渣在溫度升高時，復(fù)合離

16、子離解為簡單離子，使粒子數(shù)目增加，且簡單離子半徑減小，引力大，所以表粒子數(shù)目增加，且簡單離子半徑減小，引力大，所以表面張力增大。面張力增大。界面張力與溫度的關(guān)系2 3mc6.0Vk TT Ramsay 和 Shields 提出的 與T的經(jīng)驗式較常用:2 3mc Vk TT Etvs（約特弗斯）曾提出溫度與表面張力的關(guān)系式為4、 壓力壓力 壓力增大一般使表面張力下降。壓力增大一般使表面張力下降。 5、 溶質(zhì)和濃度溶質(zhì)和濃度溶液中加入溶質(zhì)后，溶液的表面張力將發(fā)溶液中加入溶質(zhì)后，溶液的表面張力將發(fā)生變化。能使溶液表面張力升高的物質(zhì)，稱生變化。能使溶液表面張力升高的物質(zhì)，稱為表面惰性物質(zhì)。將能使溶液表

17、面張力降低為表面惰性物質(zhì)。將能使溶液表面張力降低的物質(zhì)，稱為表面活性物質(zhì)。的物質(zhì)，稱為表面活性物質(zhì)。 表面活性物質(zhì)的濃度對溶液表面張力的影響，可以從 -c曲線中直接看出。 稀溶液的 -c 曲線的三種類型 曲線 cO表面活性物質(zhì) 曲線 非表面活性物質(zhì) 曲線 表面活性劑 0dcd0dcdodcd三、測定液體表面張力的方法三、測定液體表面張力的方法 1、毛細管上升法毛細管上升法 （最簡單最準確的方法）（最簡單最準確的方法）毛細現(xiàn)象毛細現(xiàn)象 將毛細管插入液體中將毛細管插入液體中 ， 管管內(nèi)外液面形成高度差的現(xiàn)象（如圖）。內(nèi)外液面形成高度差的現(xiàn)象（如圖）。 測定表面張力方法很多，如測定表面張力方法很多，

18、如毛細管上升法毛細管上升法、滴重法滴重法、吊環(huán)法、吊環(huán)法、最大壓力氣泡法最大壓力氣泡法、吊片法和、吊片法和靜液法等。靜液法等。 把毛細管插入水中，管中的水柱表面會呈把毛細管插入水中，管中的水柱表面會呈凹凹形形曲面，致使水柱曲面，致使水柱上升上升到一定高度。當插入汞到一定高度。當插入汞中時，管內(nèi)汞面呈中時，管內(nèi)汞面呈凸形凸形，管內(nèi)汞面，管內(nèi)汞面下降下降。 上升的力上升的力F=2rcos液柱的重力液柱的重力F=r2hgr:毛細管半徑毛細管半徑cos22cos2grhghrr:表面張力；表面張力；：接觸角：接觸角h:液柱高；液柱高；g:重力加速度重力加速度2、滴體積法（滴重法）、滴體積法（滴重法）方

19、法：測量從半徑為方法：測量從半徑為r（液體潤濕管端面，為管（液體潤濕管端面，為管端外徑，否則為管口內(nèi)徑）的垂直滴管末端緩慢端外徑，否則為管口內(nèi)徑）的垂直滴管末端緩慢滴落的液滴的體積或重量。滴落的液滴的體積或重量。原理：當液滴滴落時，存在：原理：當液滴滴落時，存在：22, :12,3rrf fFfFFmgV grrVFr液滴重量W=mg=V g液滴脫落時是在液滴端部與管口間形成的圓柱狀細頸處，該處表面張力的方向并不與管端垂直。需進行校正。W=mg=V g校正系數(shù)令r校正因子，是的函數(shù)，f是的函數(shù)，可查工具書得到。1/3V滴重法的校正因子滴重法的校正因子fr/V1/3fr/V1/3fr/V1/3f

20、0.001.00000.750.60321.2250.6560.300.72560.800.60001.250.6520.350.70110.850.59921.300.6400.400.68280.900.59981.350.6230.450.66690.950.60341.400.6030.500.65151.000.60981.450.5830.550.63621.050.61791.500.5670.600.62501.100.62801.550.5510.650.61711.150.64071.600.5350.700.60931.200.6535滴體積法的校正因子滴體積法的校正因子

21、FV/r3FV/r3FV/r3F37.040.21982.0130.26511.8340.265636.320.22001.9900.26521.8130.26561.9750.26521.8000.26562.1480.26461.9530.26521.7810.26572.1320.26471.9390.26522.1070.26481.9170.26541.7050.26572.0910.26481.9030.26541.4330.26562.0670.26491.8820.26551.4180.26552.0520.26491.8680.26551.3950.26542.0280.26

22、501.8470.26551.3800.26523、最大氣泡壓力法、最大氣泡壓力法其裝置如圖所示其裝置如圖所示打開左側(cè)大容器的活塞，使水慢慢流出，容器上方氣體的壓力打開左側(cè)大容器的活塞，使水慢慢流出，容器上方氣體的壓力逐漸減小，即逐步減小毛細管外的壓力逐漸減小，即逐步減小毛細管外的壓力 p ，而毛細管與大氣相，而毛細管與大氣相通，毛細管內(nèi)的壓力恒為通，毛細管內(nèi)的壓力恒為 大氣壓。在毛細管外下端產(chǎn)生氣泡。大氣壓。在毛細管外下端產(chǎn)生氣泡。當毛細管內(nèi)外的壓差當毛細管內(nèi)外的壓差 p最大最大， 氣泡的半徑為毛細管半徑氣泡的半徑為毛細管半徑 r ?？蓮膲毫τ嬜x出此時液面差可從壓力計讀出此時液面差 h ，則

23、，則 實驗證明，最大壓差與表面張力成正比，與實驗證明，最大壓差與表面張力成正比，與曲率半徑成反比，即：曲率半徑成反比，即： 其中：其中：K=2maxPghmaxKPrmax2KPghrghr實驗時用同一支毛細管和壓差計對表面張力實驗時用同一支毛細管和壓差計對表面張力分別為分別為1和和2的液體進行測試，其相應(yīng)液柱差的液體進行測試，其相應(yīng)液柱差為為h1和和h2，則：，則：1122hh可從已知表面張力的液體求待測液體的表面可從已知表面張力的液體求待測液體的表面張力。張力。 此法與接觸角無關(guān)，不需要液體密度數(shù)據(jù)，此法與接觸角無關(guān)，不需要液體密度數(shù)據(jù)，裝置簡單，應(yīng)用廣泛。裝置簡單，應(yīng)用廣泛。四、固體表面

24、張力的測定四、固體表面張力的測定無直接可靠方法，使用間接方法或從理論上無直接可靠方法，使用間接方法或從理論上估算。估算。1、臨界表面張力測定法（用于氣、臨界表面張力測定法（用于氣-固表面）固表面）將一系列已知表面張力的液體置于表面張力將一系列已知表面張力的液體置于表面張力較小的高分子固體表面上，并分別測定其潤濕較小的高分子固體表面上，并分別測定其潤濕角角，則，則液液與與cos之間呈直線關(guān)系。之間呈直線關(guān)系。將直線外推到將直線外推到cos=1（即（即=0），則對應(yīng)液），則對應(yīng)液體的表面張力即為該固體的臨界表面張力體的表面張力即為該固體的臨界表面張力c。2、利用、利用與溫度的關(guān)系求與溫度的關(guān)系求

25、用于高聚物，氣用于高聚物，氣-固表面固表面液體的表面張力隨溫度液體的表面張力隨溫度T而而。測定高聚物熔。測定高聚物熔體在不同溫度下的體在不同溫度下的，再外推到相當于固態(tài)時某，再外推到相當于固態(tài)時某一溫度下的一溫度下的，即為該，即為該T下的下的。忽略了相變對。忽略了相變對的影響，只能是近似值。的影響，只能是近似值。3、利用固體的溶解度求（固、利用固體的溶解度求（固-液表面）液表面）按按 ln(Sr/S)=2M/(RTr)S：大顆粒固體的溶解度；：大顆粒固體的溶解度； Sr：小顆粒固體的溶解度：小顆粒固體的溶解度M：固體的分子量；：固體的分子量； ：固體的密度；：固體的密度； r：小顆粒的半徑：小

26、顆粒的半徑解：小水滴數(shù)解：小水滴數(shù) 例：例：20，101.325 kPa下，把一半徑下，把一半徑r1=1mm的水珠分散成的水珠分散成r2=10-3mm的小水珠，問環(huán)境需的小水珠，問環(huán)境需作多少功。作多少功。20，水水=72.8mN/m。343 3(1 10)9310333 34(1 1010)32933 2224104 3.14 (1 1010)1.256 10241.256 109.14 1049.14 10RnrRmGJWGJ 個體系表面積增加：22A=n 4 rn 4 r體系表面能增加：-3A=72.8 10環(huán)境做功：第二節(jié)第二節(jié) 彎曲界面的一些現(xiàn)象彎曲界面的一些現(xiàn)象一、彎曲液面兩側(cè)的壓

27、力差一、彎曲液面兩側(cè)的壓力差 彎曲液面的一個根本特征就是存在附加壓力。彎曲液面的一個根本特征就是存在附加壓力。 例：用小管吹肥皂泡后，必須把管的另一頭例：用小管吹肥皂泡后，必須把管的另一頭堵住，泡才能存在，否則就自行收縮了。這就堵住，泡才能存在，否則就自行收縮了。這就是因為彎曲的液膜在向內(nèi)附加壓力。彎曲液面是因為彎曲的液膜在向內(nèi)附加壓力。彎曲液面之所以有附加壓力，是因為表面張力的存在。之所以有附加壓力，是因為表面張力的存在。在平面上在平面上 對一小面積AB，沿AB的四周每點的兩邊都存在表面張力，大小相等，方向相反，所以沒有附加壓力。表面張力平行于液面指向四周。液面平衡時，各表面張力平行于液面指

28、向四周。液面平衡時，各個方向的張力抵消。合力為個方向的張力抵消。合力為 0 ，液面內(nèi)外壓相等。，液面內(nèi)外壓相等。 P外外=P內(nèi)內(nèi) 。 設(shè)向下的大氣壓力為設(shè)向下的大氣壓力為po，向上的反作用，向上的反作用力也為力也為po ，附加壓力，附加壓力 p等于零。等于零。0pABff0p1、凹、凸面的規(guī)定凹、凸面的規(guī)定2、液滴受力分析、液滴受力分析 凸液面凸液面 表面張力是液面的切線方向。表面張力是液面的切線方向。在液面上取一小截面在液面上取一小截面 ABC ，則沿截面周界線以外的表面對則沿截面周界線以外的表面對周界線有張力的作用，張力的周界線有張力的作用，張力的作用點在周界線，其方向垂直作用點在周界線，

29、其方向垂直于周界線，且與液滴表面相切。于周界線，且與液滴表面相切。 由圖可知，周界線上，表面張力的合力在截面垂直由圖可知，周界線上，表面張力的合力在截面垂直方向上的分量不為零，并對截面下的液體產(chǎn)生壓力方向上的分量不為零，并對截面下的液體產(chǎn)生壓力 p ，使液面下的液體所承受的壓力使液面下的液體所承受的壓力 p l 大于液面外大氣的壓大于液面外大氣的壓力力 p g 。 p =p凹凹-p凸凸= p l - p g P 即為附加壓力，也叫毛細壓力，收縮壓。即為附加壓力，也叫毛細壓力，收縮壓。 凹液面凹液面 同樣由于表面張力的同樣由于表面張力的存在。使液面受到一向外存在。使液面受到一向外的附加壓力的附加

30、壓力 p 。 p =p凹凹-p凸凸= Pg-Pl 綜上所述，對彎曲液面，綜上所述，對彎曲液面，附加壓力附加壓力 P = P凹凹-P凸凸 ，其中，其中 P 凹凹 為凹面為凹面一側(cè)的壓力，一側(cè)的壓力， P 凸凸 為凸面一側(cè)的壓力。由于為凸面一側(cè)的壓力。由于 P 凹凹恒恒 P 凸凸 ， P 恒恒 0 。 由以上討論可知：由以上討論可知： p 僅存于彎曲液面上，僅存于彎曲液面上， p 是由于是由于表面張力的存在而存在的。表面張力的存在而存在的。 p指向曲率中心。指向曲率中心。曲率中心一側(cè)的體相壓力大于曲面另曲率中心一側(cè)的體相壓力大于曲面另一側(cè)體相的壓力。一側(cè)體相的壓力。 凸面上受的總壓力大于平面上的壓

31、力。凹面上受的總壓力小于平面上的壓力。附加壓力的大小與曲率半徑有關(guān)。 二、二、 p與曲率半徑的關(guān)系與曲率半徑的關(guān)系1、液滴、液滴0=ppp總在毛細管內(nèi)充滿液體，管端在毛細管內(nèi)充滿液體，管端有半徑為有半徑為R 的球狀液滴與之平衡。的球狀液滴與之平衡。外壓為外壓為 p0 ，附加壓力為，附加壓力為 p ，液滴所受總壓為：，液滴所受總壓為：R0p p0pR2pR 34 3VR代入2s4AR2 d4dVR Rsd8dAR Rsddp VA得對活塞稍加壓力，將毛細管內(nèi)液體壓出少許。對活塞稍加壓力，將毛細管內(nèi)液體壓出少許。使液滴體積增加dV相應(yīng)地其表面積增加dA 克服附加壓力克服附加壓力 p所作的功等于可逆

32、增加表面積所作的功等于可逆增加表面積的的Gibbs自由能自由能SpdVdA 凸面凸面上因外壓與附加壓力的方向一致，液體上因外壓與附加壓力的方向一致，液體所受的總壓等于外壓和附加壓力之和，總壓比平所受的總壓等于外壓和附加壓力之和，總壓比平面上大。相當于面上大。相當于曲率半徑取了正值。曲率半徑取了正值。曲率半徑越小，附加壓力越大。曲率半徑越小，附加壓力越大。 2pR 0ppp總 凹面上因外壓與附加壓力的方向相反，液體所受的總壓等于外壓和附加壓力之差，總壓比平面上小。相當于曲率半徑取了負值。0ppp總 1。假若液滴具有不規(guī)則的形狀，則在表面上的不同部位曲面彎曲方向及其曲率不同，所具的附加壓力的方向和

33、大小也不同，這種不平衡的力，必將迫使液滴呈現(xiàn)球形。 自由液滴或氣泡通常為何都呈球形 ？ 2。相同體積的物質(zhì)，球形的表面積最小，則表面總的Gibbs自由能最低，所以變成球狀就最穩(wěn)定。 2、空氣中的氣泡、空氣中的氣泡泡有兩個氣泡有兩個氣-液表面，兩個球面的半徑基本相液表面，兩個球面的半徑基本相等，氣泡內(nèi)外壓差等，氣泡內(nèi)外壓差 p 1= p凹凹1 - p凸凸1 =2/R p 2=p凹凹2 p 凸凸2 =p凹凹2 -p凹凹1 =2/R則則 p = p 1+ p2= 4 / R 3、任意曲面、任意曲面Young-Laplace公式公式 ABCDABCDxyYoung-Laplace 公式 在任意彎曲液面

34、上取小矩形ABCD(紅色面)，其面積為xy。 曲面邊緣AB和BC弧的曲率半徑分別為 和1R2R 作曲面的兩個相互垂直的正截面，交線Oz為O點的法線。 令曲面沿法線方向移動dz ，使曲面擴大到ABCD(藍色面)，則x與y各增加dx和dy 。1R2Rzoy+dydxx odzABCDABCDxy1R2Rzoy+dydxx odz 移動后曲面面積增量為：d(d )(d )Axxyyxydd (d d0)x yy xy xfddWx yy x 增加這額外表面所需功為dWp V 克服附加壓力所作的功為ddVxy zdWpxy z 這兩種功應(yīng)該相等ABCDABCDxy1R2Rzoy+dydxx odzdd

35、dx yy xpxy z 11ddxxxRzR自相似三角形的比較得 1ddx zxR22ddyyyRzR2ddy zyR代入上式得 1211pRR 若 2pR 12RRR這兩個都稱為 Young-Laplace 公式 三、毛細管上升和下降現(xiàn)象三、毛細管上升和下降現(xiàn)象 由于附加壓力而引起的液面與管外液面有高度差的現(xiàn)象稱為毛細管現(xiàn)象。 把毛細管插入水中，管中的水柱表面會呈凹形曲面，致使水柱上升到一定高度。當插入汞中時，管內(nèi)汞面呈凸形，管內(nèi)汞面下降。 MN0ppp2H OHg p =p凹凹-p凸凸=2/R 凹液面下方液相的壓力小于同樣高度平凹液面下方液相的壓力小于同樣高度平面液體的壓力，液體將被壓入

36、毛細管使液柱上面液體的壓力，液體將被壓入毛細管使液柱上升，直到液柱升，直到液柱gh=p即即 p = gh = 2/R h= 2/Rg R：曲率半徑：曲率半徑1.曲率半徑 R 與毛細管半徑r的關(guān)系：如果曲面為球面cosrR2.2pghR 2ghR2cospghr R=r 同理：液體不潤濕管壁，毛細管內(nèi)同理：液體不潤濕管壁，毛細管內(nèi)液面呈凸面，管內(nèi)液柱下降，下降高度液面呈凸面，管內(nèi)液柱下降，下降高度2cos=hr g例：在例：在298K，1atm下，將直徑為下，將直徑為1 m的毛的毛細管插入水中，問需在管內(nèi)加多大的壓力細管插入水中，問需在管內(nèi)加多大的壓力，才能防止水面上升？若不加額外壓力，才能防止

37、水面上升？若不加額外壓力，讓水面上升，達平衡后，管內(nèi)液面升多高讓水面上升，達平衡后，管內(nèi)液面升多高？已知該溫度下，？已知該溫度下，水水=0.072 N/m，水水=1000 kg/m3，接觸角，接觸角=0。解：解： 22cos2 0.072 128861 10/23288 1029.391000 9.8PPkPaRrPhmg四、彎曲表面上的蒸汽壓四、彎曲表面上的蒸汽壓Kelvin公式公式130GG 2mm2dMGVpVpr 0r4r0lnlnppGRTRTpp 240GGr02lnpMRTpr這就是Kelvin公式恒溫恒壓可逆相變恒溫恒壓可逆相變 恒溫恒壓可逆相變恒溫恒壓可逆相變 理想氣體恒溫變

38、理想氣體恒溫變壓壓 r02lnpMRTpr Kelvin公式也可以表示為兩種不同曲率半徑的液滴或蒸汽泡的蒸汽壓之比2121211lnpMRTprr對凸面，r取正值，r越小，液滴的蒸汽壓越高；對凹面， r 取負值， r 越小，小蒸汽泡中的蒸汽壓越低。2121211lnpMRTprr Kelvin公式也可以表示兩種不同大小顆粒的飽和溶液濃度之比。s2121211lnlMcRTcrr 顆?？偸峭姑?， r 取正值， r越小，小顆粒的飽和溶液的濃度越大，溶解度越大。因此：對小液滴：因此：對小液滴： ln(pr /p )0, pr p ；毛細管中的；毛細管中的凹液面：凹液面： ln( pr / p )0,

39、 pr p 平液面平液面 毛細管中凹液面毛細管中凹液面 開爾文公式的應(yīng)用開爾文公式的應(yīng)用 在生成新相時，其顆粒極小，其在生成新相時，其顆粒極小，其 G 和和 AS 很大，很大，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，因此在體系中要產(chǎn)生一個新相是很處于不穩(wěn)定狀態(tài)，因此在體系中要產(chǎn)生一個新相是很困難的。由于新相難以生成，就出現(xiàn)各種亞穩(wěn)狀態(tài)：困難的。由于新相難以生成，就出現(xiàn)各種亞穩(wěn)狀態(tài)：過飽和蒸氣、過熱或過冷液體、過飽和溶液等。以上過飽和蒸氣、過熱或過冷液體、過飽和溶液等。以上幾種狀態(tài)由于有較高的表面能，所以從熱力學(xué)講是不幾種狀態(tài)由于有較高的表面能，所以從熱力學(xué)講是不穩(wěn)定的，卻能存在很長時間。穩(wěn)定的，卻能存在很長時間。稱為

40、稱為亞穩(wěn)態(tài)亞穩(wěn)態(tài)。 1 、過飽和蒸氣、過飽和蒸氣 氣體變成液體時，最初凝聚的是極小液滴。氣體變成液體時，最初凝聚的是極小液滴。由由 kelvin 公式知，公式知， p r p ，若外壓，若外壓 p 外外 在在 p r 和和 p 之間，則蒸氣對通常液體來講，已達飽和狀態(tài)，之間，則蒸氣對通常液體來講，已達飽和狀態(tài)，應(yīng)凝聚成液體；但對微小液滴來講，還沒有達應(yīng)凝聚成液體；但對微小液滴來講，還沒有達飽和狀態(tài)，所以沒有新相生成。飽和狀態(tài)，所以沒有新相生成。 象這樣應(yīng)凝結(jié)而沒有凝結(jié)的蒸氣視為象這樣應(yīng)凝結(jié)而沒有凝結(jié)的蒸氣視為過飽和蒸氣過飽和蒸氣。 過飽和蒸氣之所以存在，是因為小液滴難以形成。過飽和蒸氣之所以存

41、在，是因為小液滴難以形成。若在蒸氣中加入一些小顆粒，則這些顆粒就成為凝若在蒸氣中加入一些小顆粒，則這些顆粒就成為凝結(jié)中心，一開始就形成較大的液滴，降低結(jié)中心，一開始就形成較大的液滴，降低 p r ，使氣，使氣體變成液體。體變成液體。 人工降雨人工降雨的原理的原理當云層中的水蒸氣達到飽和或過飽和狀態(tài)時，在云當云層中的水蒸氣達到飽和或過飽和狀態(tài)時，在云層中用飛機噴撒微小的層中用飛機噴撒微小的 AgI 顆粒或干冰，使其成為水顆?；蚋杀?，使其成為水的凝結(jié)中心，一開始就形成半徑較大的液滴，云層中的凝結(jié)中心，一開始就形成半徑較大的液滴，云層中的水就易于凝結(jié)成水滴的水就易于凝結(jié)成水滴雨點。雨點。 2、過、過

42、飽和飽和液體液體 s2121211lnlMcRTcrr一定溫度、壓力下，當溶液中溶質(zhì)的濃度已超過該一定溫度、壓力下，當溶液中溶質(zhì)的濃度已超過該溫度、壓力下的溶質(zhì)的溶解度，而溶質(zhì)仍不析出的現(xiàn)溫度、壓力下的溶質(zhì)的溶解度，而溶質(zhì)仍不析出的現(xiàn)象。此時的溶液稱為象。此時的溶液稱為過飽和溶液過飽和溶液。這是因為在相同條。這是因為在相同條件下，小顆粒晶體的溶解度大于普通晶體的溶解度。件下，小顆粒晶體的溶解度大于普通晶體的溶解度。 微小晶體的溶解度 物質(zhì)物質(zhì) t / 顆粒直徑顆粒直徑 d / m 與普通晶體比較溶解度與普通晶體比較溶解度增加的分數(shù)增加的分數(shù) 100 PbI230 0.4 2 CaSO4 2H2

43、O 30 0.20.5 4.412 CaF2 30 0.3 18 SrSO4 30 0.25 26 BaSO4 25 0.1 80 微小晶體溶解度微小晶體溶解度c2 c1 （普通晶體）（普通晶體） 晶體不一定是球形，但可用與球體相當?shù)木w不一定是球形，但可用與球體相當?shù)陌霃酱胗嬎?。半徑代入計算。所以，由于微小晶體的所以，由于微小晶體的c 2 c1 。而液體結(jié)。而液體結(jié)晶時，最初形成的是極小的晶體，若晶時，最初形成的是極小的晶體，若 c1 c 外外 p （普通晶體）（普通晶體） 晶體不一定是球形，但可用與球體相當?shù)陌霃骄w不一定是球形，但可用與球體相當?shù)陌霃酱胗嬎恪４胗嬎恪?液體變成固體時

44、，微小晶體的液體變成固體時，微小晶體的 p r p 。而當液體。而當液體冷卻時，最初形成的是極小的晶體，若冷卻時，最初形成的是極小的晶體，若 p p 外外 p r ，則則 p 外外 對微小晶體沒有飽和，所以無微小晶體析出。對微小晶體沒有飽和，所以無微小晶體析出。 必須繼續(xù)冷卻才有晶體析出。必須繼續(xù)冷卻才有晶體析出。 這種應(yīng)當凝固而未凝固的液體稱為這種應(yīng)當凝固而未凝固的液體稱為過冷液體過冷液體。 若在過冷液體中加入小晶體作為新相種子即可析若在過冷液體中加入小晶體作為新相種子即可析出晶體。出晶體。 r02lnpMRTpr4、過熱液體、過熱液體 液體變成氣體時，最初生液體變成氣體時，最初生成的是小氣

45、泡。氣泡在液體中，成的是小氣泡。氣泡在液體中，呈凹液面，則呈凹液面，則 p r p ，如：在，如：在 101.325kPa ，373K 的純水中，的純水中，液體變成氣體時，設(shè)生成的氣液體變成氣體時，設(shè)生成的氣泡半徑為泡半徑為 10-8 m ，則，則 p r =94.34kPa 。 凹液面所產(chǎn)生的附加壓力凹液面所產(chǎn)生的附加壓力 p = 11.77 10 3 kPa ；靜壓力為靜壓力為 p 靜靜 = 0.1878kPa （設(shè)在液面（設(shè)在液面 0.02m 以下）。以下）。小氣泡所受的總壓力為小氣泡所受的總壓力為 p = p 外外 + p + p 靜靜 = 11.87 10 3 kPa p r p 時

46、，才有小氣泡產(chǎn)生，時，才有小氣泡產(chǎn)生，液體沸騰。此時液體沸騰。此時 T T b （正常沸點），像這樣（正常沸點），像這樣按相平衡條件應(yīng)當沸騰而沒有沸騰的液體稱為按相平衡條件應(yīng)當沸騰而沒有沸騰的液體稱為過熱液體過熱液體。 過熱液體易產(chǎn)生暴沸。在實驗室中，為防止過熱液體易產(chǎn)生暴沸。在實驗室中，為防止暴沸，常在液體中加入一些碎瓷片或毛細管，暴沸，常在液體中加入一些碎瓷片或毛細管，是因為這些物質(zhì)為多孔物質(zhì)，孔中儲存有氣體是因為這些物質(zhì)為多孔物質(zhì)，孔中儲存有氣體可作為新相種子，使氣泡易于形成?？勺鳛樾孪喾N子，使氣泡易于形成。5、毛細管凝結(jié)、毛細管凝結(jié)親水的毛細管內(nèi)是凹面，毛細管內(nèi)液體的蒸親水的毛細管內(nèi)是

47、凹面，毛細管內(nèi)液體的蒸汽壓低于大氣中的蒸汽壓，液體更易液化。汽壓低于大氣中的蒸汽壓，液體更易液化。例：在例：在298K時，平面水面上的飽和蒸氣壓為時，平面水面上的飽和蒸氣壓為3168 Pa，求在相同溫度下，半徑為，求在相同溫度下，半徑為3nm的小水的小水滴上的飽和蒸氣壓。純水的表面張力為滴上的飽和蒸氣壓。純水的表面張力為0.072 N/m，水密度，水密度=1103 kg/m3。 解：解： 322 0.072 18 10ln908.314 298 1000 3 10ln0.348731684489.8KelvinPMrPRT rPrPPar 由公式：例：例：373 K時，水的表面張力為時，水的表

48、面張力為0.0589 N/m，密度密度958.4 kg/m3，問直徑為，問直徑為110-7 m的氣泡的氣泡內(nèi)，在內(nèi)，在373 K時的蒸氣壓是多少？在時的蒸氣壓是多少？在101.325 kPa外壓下，能否從外壓下，能否從373 K的水中蒸發(fā)出直徑的水中蒸發(fā)出直徑為為110-7 m的氣泡？的氣泡？解：解： 3022 0.0598 18 10ln0.014578.314 373 958.4 0.5 100.01450.0142101.32599.8960KelvinPMPRT rrPPeekPar由公式：在凹液面上(氣泡內(nèi)）(0322 0.0598 10101.325101.32570.5 1033

49、30.101325 102.392 102.49 10P PPPP PPRkPaPPr氣泡所受外壓：凹液面產(chǎn)生的附加壓力）大氣壓靜假設(shè)氣泡所受靜壓（水柱壓力）為大氣壓液體中無氣泡產(chǎn)生。例：某晶體相對分子質(zhì)量是例：某晶體相對分子質(zhì)量是80,在在300K其密度為其密度為0.9kg dm-3;若晶體與溶液間界面張力為若晶體與溶液間界面張力為0.2Nm-1。微小晶體直。微小晶體直徑為徑為0.110-6m，則該小晶體溶解度是大塊晶體溶解度，則該小晶體溶解度是大塊晶體溶解度的多少倍的多少倍? 解：解：33622 0.2 80 100.18.314 300 0.9 101020.2851.33MRT rcr

50、lnc0crc0作業(yè)：作業(yè)：1、計算直徑為、計算直徑為0.01mm和和0.01m的水珠在的水珠在20時的蒸汽壓力，結(jié)果說明什么？時的蒸汽壓力，結(jié)果說明什么？20時，時，平面水的飽和蒸汽壓為平面水的飽和蒸汽壓為2306 Pa，純水的表面張，純水的表面張力為力為0.072 N/m，水密度，水密度=1103 kg/m3。2、設(shè)甘油在半徑為、設(shè)甘油在半徑為0.410-3m的玻璃毛細管的玻璃毛細管中升高中升高26.810-3m，甘油密度為，甘油密度為1.26103 kg/m3,計算甘油的表面張力。接觸角取計算甘油的表面張力。接觸角取0。3、半徑為、半徑為0.610-3m的玻璃毛細管插入汞中，的玻璃毛細管

51、插入汞中，汞面下降汞面下降1210-3m，汞的密度為，汞的密度為13.6g/cm3，求，求汞的表面張力。接觸角為汞的表面張力。接觸角為140。 第三節(jié)第三節(jié) 潤濕和鋪展?jié)櫇窈弯佌?一、潤濕現(xiàn)象和潤濕角（接觸角）一、潤濕現(xiàn)象和潤濕角（接觸角）1、潤濕現(xiàn)象：凝聚態(tài)物體表面上一種流體取代、潤濕現(xiàn)象：凝聚態(tài)物體表面上一種流體取代另一種流體的過程。另一種流體的過程。2、分類：潤濕有沾濕、鋪展和浸濕三種。、分類：潤濕有沾濕、鋪展和浸濕三種。1）沾濕（粘濕、黏附）：指液體取代固體）沾濕（粘濕、黏附）：指液體取代固體表面的氣體又不完全展開的過程。表面的氣體又不完全展開的過程。結(jié)果：消失了結(jié)果：消失了g-l和和

52、g-s界面，產(chǎn)生界面，產(chǎn)生l-s界面。界面。液固g lg sl s 設(shè)各相界面都是單位面積，該過程的Gibbs自由能變化值為： al-gs-gl-s+GWA 當體系自由能降低時，它向外作功，當體系自由能降低時，它向外作功， 稱為稱為粘濕功粘濕功aW黏附功越大，體系越穩(wěn)定，液黏附功越大，體系越穩(wěn)定，液- -固界面結(jié)合越牢固界面結(jié)合越牢固，即液體極易在該固體表面黏附。固，即液體極易在該固體表面黏附。()10GdAlsgsgldAGlsgsglG自發(fā)過程，G0或或Wa0是液體黏附潤濕固體的條是液體黏附潤濕固體的條件，即粘濕過程可自發(fā)進行。件，即粘濕過程可自發(fā)進行。因為：因為： ,0Ws lg lg

53、sa總是小于（）即固液接觸時，不管何種固體和液體，沾濕過程總是自發(fā)進行。2）浸濕）浸濕該過程的Gibbs自由能的變化值為： 在恒溫恒壓可逆條件下，將具有單位表面積的固體浸入液體中，氣固界面轉(zhuǎn)變?yōu)橐汗探缑娴倪^程稱為浸濕過程。 稱為浸濕功或浸潤功，它是液體在固體表面上取代氣體能力的一種量度，有時也被用來表示對抗液體表面收縮而產(chǎn)生的浸濕能力，故又稱為粘附張力。 iWii00iGlsgsGWWgslsAWG 過 程 對 外 做 功 為：若或， 過 程 可 自 發(fā) 進 行 。固體浸濕過程示意圖氣液固固體浸濕過程示意圖氣液固體浸濕過程示意圖氣液固體浸濕過程示意圖氣液固體浸濕過程示意圖氣液固體浸濕過程示意圖

54、氣液固體浸濕過程示意圖氣液固g-sl-s3）鋪展過程 等溫、等壓條件下，液體自動在固體（另一種不等溫、等壓條件下，液體自動在固體（另一種不相混溶的液體）表面上展開，排擠掉原有流體，形相混溶的液體）表面上展開，排擠掉原有流體，形成極薄液層的過程。成極薄液層的過程。 l sg lg sG S 稱為鋪展系數(shù)，若S0，說明液體可以在固體表面自動鋪展。液體在固體表面展開液體在固體表面展開 結(jié)果：消失原有的氣結(jié)果：消失原有的氣-固（或液固（或液-固）界面，形固）界面，形成了液成了液-固和液固和液-氣界面，氣界面，等溫、等壓條件下，可等溫、等壓條件下，可逆鋪展單位面積時，逆鋪展單位面積時， Gibbs自由能

55、的變化值為自由能的變化值為g sg ll sGSA鋪展過程固液氣a固液氣a固液氣a固液氣a固液氣a固液氣a固液氣a固液氣a固液氣a固液氣a固液氣a固液氣ab液體在固體表面上的鋪展液體液體1（油）在液體（油）在液體2（水）表面鋪展（水）表面鋪展置一油滴于水面，展開形成油膜，過程失去置一油滴于水面，展開形成油膜，過程失去水水-氣界面，生成油氣界面，生成油-水和油水和油-氣界面，設(shè)油滴展氣界面，設(shè)油滴展開單位面積，體系的自由能變化：開單位面積，體系的自由能變化： ()()/GdAGJGSo wA油 水油 氣水 氣油 水油 氣水 氣單位令鋪展系數(shù)水 氣油 水油 氣當當So/w 0,油滴在水面上鋪展。油

56、滴在水面上鋪展。當當So/w 0，油滴不能在水面上鋪展，將形成透鏡狀油滴。，油滴不能在水面上鋪展，將形成透鏡狀油滴。二、接觸角與Young方程1、接觸角（潤濕角）、接觸角（潤濕角）定義：定義：在氣、液、固三相交界點，氣在氣、液、固三相交界點，氣- -液與液液與液- -固固界面張力之間的夾角稱為接觸角，通常用界面張力之間的夾角稱為接觸角，通常用 表示表示。在氣在氣-液液-固三相接觸點固三相接觸點O處，處，三個界面的張力合力為三個界面的張力合力為0 coss-gl-sl-g若接觸角若接觸角90，說明液體不能潤濕固體，如汞在玻，說明液體不能潤濕固體，如汞在玻璃表面；若接觸角璃表面；若接觸角90，液體

57、能潤濕固體，如水在潔，液體能潤濕固體，如水在潔凈的玻璃表面。凈的玻璃表面。 接觸角的大小可以用實驗測量，也可以用公式計算Young方程方程 cos:cosg ss lg lorg ss lg llg sg sl 圖2-1 液體的接觸角S固相；L液相；G氣相； 接觸角；x三相接觸線上任一點； 固-氣界面張力； 液體表面張力固液界面張力 lg sg sl Young方程應(yīng)用方程應(yīng)用ag l(1 cos )WA、黏附功、黏附功： 當當=0，Wa最大，此時液體對固體完全潤濕。最大，此時液體對固體完全潤濕。當當180，Wa 0，液體在固體上黏附。，液體在固體上黏附。 B、鋪展系數(shù)、鋪展系數(shù)()(cos1

58、)00Sg sg ll sg lS當或不存在接觸角時，液體在固體表面鋪展C、浸潤功、浸潤功cos0WIg sl sg lWI當，即90 時，液體浸潤固體。 能被液體所潤濕的固體，稱為親液性的固體，常見的液體是水，所以極性固體皆為親水性固體。 不被液體所潤濕者，稱為憎液性的固體。非極性固體大多為憎水性固體。 潤濕過程的判據(jù)潤濕過程的判據(jù)A：黏附：黏附 Wa=g-l(1+cos)0 180B：浸潤：浸潤 Wi=g-lcos0 90C：鋪展系數(shù)：鋪展系數(shù)S=g-l（cos-1）0 =0或不存在或不存在 習(xí)慣上，認為界定：習(xí)慣上，認為界定：90為不潤濕；為不潤濕；90為為潤濕，潤濕，=0為鋪展。為鋪展。Young方程的局限方程的局限對理想固體表面推出，對真實表面不適用。對理想固體表面推出，對真實表面不適用。本身或表面污染，表面在化學(xué)組成上不均一；原子本身或表面污染，表面在化學(xué)組成上不均一；原子或離子排列的緊密度不同，不同晶面具有不同的表面或離子排列的緊密度不同，不同晶面具有不同的表面能；表面粗糙不平。能；表面粗糙不平。 真實表面，真實表面，Wenzel方