物理化学重要公式及使用条件VIP专享

1 / 11 第十章界面现象主要公式及其适用条件1．比表面吉布斯函数、比表面功及表面张力面吉布斯函数为恒T，p 及相组成不变条件下，系统由于改变单位表面积而引起系统吉布斯函数的变化量，即)B(,,)/(npTsAG,单位为2J m 。张力 γ 是指沿着液 (或固 )体表面并垂直作用在单位长度上的表面收缩力，单位为1N m。面功 γ 为在恒温、恒压、相组成恒定条件下，系统可逆增加单位表面积时所获得的可逆非体积功，称比表面功，即s'rd/dAW，单位为2J m 。张力是从力的角度描述系统表面的某强度性质，而比表面功及比表面吉布斯函数则是从能量角度描述系统表面同一性质。三者虽为不同的物理量， 但它们的数值及量纲相同，只是表面张力的单位为力的单位与后两者不同。2．拉普拉斯方程与毛细现象(1) 曲液面下的液体或气体均受到一个附加压力p 的作用，该p 的大小可由拉普拉斯方程计算，该方程为rp/2式中：p为弯曲液面内外的压力差；γ 为表面张力； r 为弯曲液面的曲率半径。注意：①计算p时，无论凸液面或凹液面，曲率半径r 一律取正数，并规定弯曲液面的凹面一侧压力为内p ，凸面一侧压力为外p，p 一定是内p 减外p ，即外内－ppp②附加压力的方向总指向曲率半径中心；③对于在气相中悬浮的气泡， 因液膜两侧有两个气液表面， 所以泡内气体所承受附加压力为rp/4＝。(2) 曲液面附加压力引起的毛细现象。当液体润湿毛细管管壁时，则液体沿内管上升，其上升高度可按下式计算2 / 11 2 cos/hrg式中：为液体表面张力； ρ 为液体密度； g 为重力加速度； θ 为接触角； r 为毛细管内径。注意：当液体不润湿毛细管时，则液体沿内管降低。3．开尔文公式式中：rp 为液滴的曲率半径为r 时的饱和蒸气压； p 为平液面的饱和蒸气压； ρ，M，γ分别为液体的密度、摩尔质量和表面张力。上式只用于计算在温度一定下，凸液面 (如微小液滴 )的饱和蒸气压随球形半径的变化。 当计算毛细管凹液面 (如过热液体中亚稳蒸气泡 )的饱和蒸气压随曲率半径变化时，则上式的等式左边项要改写为)/ln(ppRTr。无论凸液面还是凹液面，计算时曲率半径均取正数。4．朗缪尔吸附等温式朗缪尔基于四项假设基础上导出了一个吸附等温式，即朗缪尔吸附等温式。四项假设为：固体表面是均匀的；吸附为单分子层吸附；吸附在固体表面上的分子之间无相互作用力；吸附平衡是动态的。所导得的吸附等温式为bpbp1式中： θ 称覆盖率，表示固体表面被吸附质覆盖...