文档介绍：溶
胶
制
备
聚
沉
和
絮
凝
电
性
质
光
力
学
性
质
分
散
系
统
分
类
表
面
活
性
剂
溶
液
表
面
吸
附
气
固
吸
附
液
体
表
面
现
象
表
面
张
力
第八章表面现象分散系统
§ 表面自由能与表面张力 Surface free energy and surface tension
一、表面自由能,比表面能
二、表面张力
三、影响表面张力的因素
四、表面热力学
五、表面自由能(巨大表面系统)
(dG)T,p = dA
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单组分密闭系统:
dG = -SdT + Vdp - Wr’
在等温等压条件下:
(dG)T,p = - Wr’= dA
表面功:可逆扩大表面积所做的功
- Wr’= dA= (dG)T,p
表面功:- Wr’= dA
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一、表面自由能,比表面能
----比表面能
单位:Jm-2
物理意义:
①从定义式看,定温定压下,可逆增加单位表面积引起系统自由能的增量即为比表面能。
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的物理意义:
从图上可看出
液相内的分子所受作用力之合力为零;
液表面分子所受作用力之合力不为零,合力指向液相内部。
若要扩大表面积,即将液相内部分子拉到表面上来,需克服向内的拉力而做功。做功后,表面功转化为表面分子的能量。所以表面分子比内部分子具有较高的能量。
②单位表面积上的分子比相同数量的内部分子超额的吉布斯自由能。
液相
蒸气相
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二、表面张力
单位:Nm-1
物理意义:表面紧缩力。
定义:在相表面的切面上,垂直作用于表面任意单位长度上的紧缩力。
表面为一曲面:
例如:表面为一平面:肥皂水膜;
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三、影响表面张力的因素
1. 物质的种类及共存相的种类(性质)
20℃ H2O(l) C6H6(l) CCl4(l)
/Nm-1
(H2O- C6H6)
(l4)
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2. 温度影响:
一般情况下,T ,。因分子间引力减弱
如常压下的纯液体:
温度不变时表面积增大时熵值必然增大, 所以
-S
<0 ,即T ,。

T
A,p
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四、表面热力学
热力学基本公式: dG = –SdT +Vdp + σdA
(ΔG)T,p =∫σdA
Maxwell关系式:
根据定义式: ΔH=ΔG+TΔS= ΔU
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五、表面自由能(巨大表面系统)
例1: 20℃,p下,将1kg水分散成10-9m半径的小水滴需做功多少?已知= Nm-1, =1000 kgm-3
解: – Wr’= A = (A2 – A1)
A2 =  n  4 r 2
而 1kg = n × ( 4/3r3 )
n =  1023个
– Wr’=310-3/r=218 kJ
而218 kJ的能量相当于1kg水升温50℃所需的能。对于1kg水(),10-3J。对于整个系统的自由能来说,可忽略不计。由此可见,表面能只用在巨大表面系统。
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