表面張力及影響因素PPT學習教案

1、會計學1表面張力及影響因素表面張力及影響因素2021-10-11表面張力（表面張力（surface tension）第1頁/共14頁2021-10-11表面張力（表面張力（surface tension） 如果在金屬線框中間系一線圈，一起浸入肥皂液中，然后取出，上面形成一液膜。(a)(b) 由于以線圈為邊界的兩邊表面張力大小相等方向相反，所以線圈成任意形狀可在液膜上移動，見(a)圖。 如果刺破線圈中央的液膜，線圈內側張力消失，外側表面張力立即將線圈繃成一個圓形，見(b)圖，清楚的顯示出表面張力的存在。第2頁/共14頁2021-10-11表面張力（表面張力（surface tension）（a）

2、（b）第3頁/共14頁2021-10-11界面張力與溫度的關系界面張力與溫度的關系 溫度升高，界面張力下降，當達到臨界溫度Tc時，界面張力趨向于零。這可用熱力學公式說明：BBBdddddnAPVTSG因為運用全微分的性質，可得：BB,)()(nPAnPTTAS等式左方為正值，因為表面積增加，熵總是增加的。所以 隨T的增加而下降。第4頁/共14頁2021-10-11,iisT p nA p nSSAT 第5頁/共14頁2021-10-11表面總能 是指在恒溫恒壓下，增加單位面積時體系內能的增量。即根據(jù)吉布斯界面模型，且體系為純液體,對吉布斯界面，有 因此, ,AT p nUA,ATp nUA0s

3、V, , ,ssiissT p nT p nUSTAA, ,sisA p nTT第6頁/共14頁2021-10-11顯然，上式右方第一和第二項分別代表擴展單位表面積的可逆功和可逆熱（ ）。擴展表面時，為使體系溫度不變，必須吸熱。若為絕熱過程，則擴展表面必須使T下降。RQT S由于右方兩項均為正值，因此, ,sisT p nUA即表面總能大于它的表面自由能，若與熱力學第一定律比較，表面總能為表面功和表面熱的加和。第7頁/共14頁2021-10-11界面張力與溫度的關系界面張力與溫度的關系 Ramsay和Shields提出的 與T的經驗式較常用:Vm2/3 =k（Tc-T-6.0） 式中Vm為摩爾

4、體積，k為普適常數(shù)，對非極性液體，k =2.210-7 JK-1 。第8頁/共14頁2021-10-11影響表面張力的因素影響表面張力的因素（1）分子間相互作用力的影響（2）溫度的影響 溫度升高，表面張力下降。（3）壓力的影響 表面張力一般隨壓力的增加而下降。因為壓力增加，氣相密度增加，表面分子受力不均勻性略有好轉。另外，若是氣相中有別的物質，則壓力增加，促使表面吸附增加，氣體溶解度增加，也使表面張力下降。 對純液體或純固體，表面張力決定于分子間形成的化學鍵能的大小，一般化學鍵越強，表面張力越大。(金屬鍵) (離子鍵) (極性共價鍵) (非極性共價鍵)兩種液體間的界面張力，界于兩種液體表面張力

5、之間。第9頁/共14頁2021-10-11壓力與表面張力關系的實驗研究不易進行，一般說來，壓力對表面張力的影響可以從下面三個方面考慮 a.p增加，兩相間密度差減少，減小b.p增加，氣體在液體表面上的吸附使表面能降低（吸附放熱），因此減小c.p增加，氣體在液體中的溶解度增大，表面能降低以上三種情況均表明， p增加，減小第10頁/共14頁2021-10-11但從有關公式可知,T pT AVpA上式表明，p增加，增加實驗結果是，在某些情況下p增加，減小。這可用氣體吸附或溶解來解釋，但在另一些情況下，p增加，增加。顯然，這與上述解釋相反?？梢?，壓力對表面張力的影響相當復雜，這是因為增加壓力必須引入第二

6、組分（如惰性氣體），而第二組分又往往會通過吸附或溶解來影響表面張力。當?shù)诙壏值奈交蛉芙鈱Ρ砻鎻埩Φ挠绊戇h遠超過壓力本身的作用則往往表現(xiàn)為第一種情況，而當吸附或溶解的影響很小時，則又表面為第二種情況。第11頁/共14頁2021-10-11 由于表面相分子處于一合力指向液體內部的不對稱力場之中，因此，表面層分子有離開表面層進入體相的趨勢。這一點可從液體表面的自動收縮得以證明。這也說明了處于表面層的分子具有比體相內部的分子更高的能量。 換言之，增加液體的表面積就必須把一定數(shù)量的內部分子遷移到表面上，要完成這個過程必須借助于外力做功。因此，體系獲得的能量便是表面過剩自由能?？梢?，構成界面的兩相性質不同及分子內存在著相互作用力是產生表面自由能的原因。第12頁/共14頁2021-10-11 液體表面為什么會存在張力是一個長期困擾表面化學家的問題，實際上，表面張力同樣是分子間存在相互作用力的結果。 從液體表面的特性來看，表面上的